Lourd comme 19 millions de Soleils, cet objet provoque des phénomènes extrêmement rares qui révolutionnent notre compréhension des trous noirs supermassifs

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 environs d’un trou noir supermassif 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 la matière, il forme autour de lui un disque d’accrétion en spirale, le gaz contenu dans ce disque s’échauffe, émettant principalement des rayons ultra-violet (UV). Ces rayons UV interagissent avec une couronne de plasma entourant le trou noir et le disque, gagnant de l’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 revenir à la normale début 2021. En juillet 2022, XMM-Newton a détecté des variations dans la diffusion des rayons X. radiographiesavec des oscillations de l’ordre de 10% sur des intervalles de 400 à 1000 secondes. Ces oscillations quasi-périodiques sont rares dans les trous noirs supermassifs. Selon Megan Masterson, doctorante au Massachusetts Institute of Technology (MIT), il s’agissait du 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’un naine blanche d’environ 0,1 masse solaire, en orbite rapide dans le disque d’accrétion, se rapprochant progressivement du trou noir. Les calculs prévoyaient 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 considéré que la couronne de plasma elle-même pouvait 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 également observé paires de naines blanches se rapprochent, où l’un 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 ainsi son absorption.

Perspectives d’avenir avec LISA

Cette étude met en évidence la complexité des interactions entre les trous noirs et leur environnement. La mission LISA de l’ESAprévu pour détecter les ondes gravitationnelles, pourrait fournir des informations supplémentaires sur ces phénomènes, permettant ainsi une meilleure compréhension des processus d’accrétion et des sources potentielles d’ondes gravitationnelles.

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Cet article met en lumière les découvertes fascinantes réalisées grâce au télescope XMM-Newton, révélant 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