La lumière en spirale au bord du trou noir supermassif, M87*, pourrait aider à comprendre comment ces géants consomment la matière environnante. Simultanément, les scientifiques pourraient ainsi comprendre comment la matière échappe à la consommation de ces titans cosmiques.
Le trou noir M87* a une masse équivalente à environ 6,5 milliards de soleils et se trouve à environ 54 millions d’années-lumière de la Terre. Il a attiré l’attention du public notamment en 2019 lorsque l’image, capturée par le Télescope Event Horizon Telescope (EHT), a offert le premier aperçu de l’environnement autour d’un trou noir à l’humanité.
Lumière polarisée
Le groupe de recherche derrière cette image historique a modélisé la façon dont les champs électriques de la lumière tournent autour du trou noir. La lumière polarisée contient des informations sur le champ magnétique et les particules qui sont accélérées à des vitesses proches de celle de la lumière autour du trou noir M87*.
Les scientifiques suggèrent que ces champs magnétiques pourraient priver M87* de matière à avaler. Au lieu de cela, elle serait éjectée à la vitesse de la lumière dans l’espace sous forme de jets parallèles. « La polarisation circulaire est le signal final que nous recherchions dans les premières observations de l’EHT du trou noir M87*. Cela a de loin été la donnée la plus difficile à analyser », a déclaré Andrew Chael (ref.), co-auteur de l’étude (ref.).
« Ces résultats confirment la présence d’un fort champ magnétique imprégnant le gaz chaud entourant le trou noir », a ajouté Chael. « Les observations sans précédent de l’EHT nous permettent de répondre à des questions de longue date. Comment les trous noirs consomment-ils la matière et lancent-ils des jets en dehors des galaxies qui les hébergent ? ».
Collaboration entre EHT et ALMA
Deux ans après la publication de l’image du trou noir M87*, la collaboration EHT a publié une deuxième image. La dernière photo montre, pour la première fois, la lumière polarisée autour d’un trou noir. Les données de 2021 ont également révélé la direction des champs électriques oscillants, fournissant le premier indice que les champs magnétiques autour de M87* sont forts et ordonnés.
Les chercheurs ont ensuite examiné de plus près en utilisant le réseau Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). 66 antennes dans le désert chilien peuvent scruter à travers des environnements cosmiques poussiéreux, tels que les trous noirs, pour rechercher des longueurs d’onde de lumière plus longues.
Les données recueillies montrent comment les champs électriques de la lumière se tordent dans une direction linéaire, une preuve supplémentaire des champs magnétiques aperçus en 2021. Ainsi, les scientifiques de l’EHT, en utilisant une simulation par ordinateur, suggèrent que ces forts champs magnétiques repoussent la matière qui tombe vers M87*.
La puissance des champs magnétiques propulse les jets de matière à des vitesses proches de celle de la lumière, avant que la matière ne passe à travers l’horizon des événements du trou noir. Les chercheurs continuent d’analyser les données pour trouver des preuves plus solides de la polarisation linéaire. « Le travail pourrait encore avoir des marges d’amélioration », a déclaré Hugo Messias, co-auteur de l’étude qui dirige l’équipe VLBI à ALMA.
« Cette lumière polarisée circulairement qui a maintenant été détectée est très faible. Au cours des dernières années, l’EHT a observé avec plus de stations et une sensibilité accrue. Cela signifie que l’analyse en cours nous fournira probablement de nouvelles informations sur les secrets autour de M87*. »
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