.

.
émission de rayons X autour d’un trou noir
.
source David A. Aguilar (CfA) plan très large
.
Dans l’Astrophysical Journal, Jeffrey McClintock et Ramesh Narayan du Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (Cambridge, MA) viennent de co-signer un article présentant le résultat de leurs travaux sur la détermination de la vitesse de rotation d’un trou noir. Leur équipe se compose de Rebecca Shafee, département de physique d’université de Harvard ; Ronald Remillard, centre de Kavli pour l’astrophysique et la recherche de l’espace, MIT ; Shane Davis, université de la Californie, de Santa Barbara, et de Li de Li-Xin, Maximum-Planck institut pour l’astrophysique, Allemagne.
Il s’agit là d’une grande première et d’une prouesse technique. L’un des objets célestes les plus mystérieux reste le trou noir, résultat de l’effondrement sur elle-même d’une étoile de plus de 10 masses solaires. Si son noyau est suffisament dense, lorsque cesse son activité nucléaire, il implose (une supernova) provoquant l’effondrement de sa matière sur elle-même. La densité devient tellement énorme que même la lumière ne peut échapper à son attraction. Les trous noirs sont relativement courants dans notre galaxie mais difficilement repérables sauf s’ils font partie d’un système binaire.
Dans ces systèmes une étoile, par exemple semblable au Soleil, voit ses couches externes attirées par la gravité de son compagnon trou noir. Elles s’enroulent alors autour de lui pour former ce que l’on appelle un disque d’accrétion. L’endroit le plus proche du trou noir, avant que la matière ne soit engloutie en une milliseconde est nommé l’horizon d’événement, il se situe en général dans un rayon de 30 à 50 km du trou noir. Les gaz captifs au niveau de l’horizon d’événement sont surchauffés à des millions de degrés et émettent un rayonnement détectable aux télescopes sensibles aux rayons X.
L’équipe de McClintock et Narayan s’est attellée à l’étude de trois de ces systèmes binaires, dont plus particulièrement GRS1915+105 situé à 35 millions d’années lumière de nous dans la constellation de l’Aigle. Leur technique est basée sur les équations de la relativité générale proposées par Einstein. Les chercheurs ont spectographié la « lumière » des rayons X émis au niveau de l’horizon d’événement. Par de savants calculs ils peuvent en déduire la masse du trou noir, sa distance à la Terre, et c’est une grande première, ils ont pu déterminer la vitesse de rotation du trou noir. Dans ce cas GRS1915+105 a environ 14 masses solaires, la vitesse de la matière au niveau de l’événement d’horizon qui se situe à 25 km du trou noir (sur les 21 km minimum prévus par la théorie) est de 950 tours par seconde, soit 98% de la vitesse maximale possible.
Les chercheurs estiment que la vitesse de rotation d’un trou noir correspond à celle de l’étoile mère au moment de son implosion. Ils prévoient que leur méthode va pouvoir être appliquée aux autres systèmes binaires étoile-trou noir connus et que les résultats seront importants pour les astrophysiciens dans leur compréhension de l’émission de jets de particules à des vitesses proches de celle de la lumière et des sursauts gamma (des particules de très hautes énergies) associés à la présence des trous noirs.
Sources :
CFA
NASA : Exploring the Universe
.