Quand un trou noir danse, l’univers écoute en rayons X!
Le télescope spatial XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne a détecté des variations rapides des rayons X provenant des abords d’un trou noir supermassif situé au cœur d’une galaxie voisine. Ces observations révèlent des comportements inattendus dans l’accrétion de matière par ces trous noirs et suggèrent une source potentielle d’ondes gravitationnelles que la future mission LISA de l’ESA pourrait détecter.
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Le processus d’accrétion et le rôle de la couronne
Lorsqu’un trou noir attire de la matière, celle-ci forme un disque d’accrétion en spirale autour de lui, le gaz de ce disque s’échauffe, émettant principalement des rayons ultraviolets (UV). Ces rayons UV interagissent avec une couronne de plasma entourant le trou noir et le disque, gagnant en énergie pour devenir des rayons X, que XMM-Newton peut détecter.
Observations de 1ES 1927+654
Depuis 2011, XMM-Newton observe le trou noir supermassif nommé 1ES 1927+654. En 2018, une éruption majeure a perturbé son environnement, entraînant la disparition temporaire de la couronne de rayons X, qui est revenue progressivement jusqu’à un retour à la normale début 2021. En juillet 2022, XMM-Newton a détecté des variations de l’émission de rayons X, avec des oscillations de l’ordre de 10% sur des intervalles de 400 à 1000 secondes. Ces oscillations quasi-périodiques sont rares chez les trous noirs supermassifs. Selon Megan Masterson, doctorante au Massachusetts Institute of Technology (MIT), c’était le premier signe d’un phénomène inhabituel.
Hypothèse d’une naine blanche en orbite
Les oscillations pourraient indiquer la présence d’un objet massif, tel qu’une naine blanche d’environ 0,1 masse solaire, en orbite rapide dans le disque d’accrétion, se rapprochant progressivement du trou noir. Les calculs ont prédit que cet objet serait englouti par le trou noir le 4 janvier 2024. Mais en mars 2024, XMM-Newton a constaté que les oscillations persistaient, avec une fréquence accrue, suggérant que l’objet en orbite résistait à l’engloutissement. Les chercheurs ont envisagé que la couronne de plasma elle-même puisse osciller, mais sans théorie établie pour expliquer ce comportement, ils ont réévalué leur modèle initial.
Nouvelle interprétation : interaction entre deux naines blanches
Les astronomes ont observé par ailleurs des paires de naines blanches se rapprochant, où l’une transfère de la matière à l’autre, ralentissant leur fusion. Ils ont proposé qu’un phénomène similaire pourrait se produire ici, avec une naine blanche perturbant le disque d’accrétion du trou noir, retardant son absorption.
Perspectives futures avec LISA
Cette étude met en lumière la complexité des interactions entre les trous noirs et leur environnement. La mission LISA de l’ESA, prévue pour détecter les ondes gravitationnelles, pourrait fournir des informations supplémentaires sur ces phénomènes, offrant une meilleure compréhension des processus d’accrétion et des sources potentielles d’ondes gravitationnelles.
Cet article met en lumière les découvertes fascinantes réalisées grâce au télescope XMM-Newton, dévoilant les mystères des trous noirs et de leurs environnements. L’importance de la recherche spatiale pour comprendre les phénomènes extrêmes de l’univers, tout en ouvrant la voie à de futures explorations avec des missions comme LISA. Ces avancées nous rapprochent d’une compréhension plus profonde de la nature cosmique.
Source : ESA
