La vérification de la vitesse de rotation sur un trou noir supermassif est un excellent moyen pour les astronomes de tester la théorie d'Einstein dans des conditions extrêmes - et d'examiner de près comment la gravité intense déforme le tissu de l'espace-temps. Maintenant, imaginez un monstre… qui a une masse d'environ 2 millions de fois celle de notre Soleil, mesure 2 millions de miles de diamètre et tourne si vite qu'il brise presque la vitesse de la lumière.
Un fantasme? Pas à peine. C'est un trou noir supermassif situé au centre de la galaxie spirale NGC 1365 - et il est sur le point de nous en apprendre beaucoup plus sur la façon dont les trous noirs et les galaxies mûrissent.
Qu'est-ce qui rend les chercheurs si confiants d'avoir finalement pris des calculs définitifs d'un taux de rotation aussi incroyable dans une galaxie lointaine? Grâce aux données prises par le Nuclear Spectroscopic Telescope Array ou NuSTAR et les satellites à rayons X XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne, l'équipe de scientifiques a scruté le cœur du NGC 1365 avec des yeux à rayons X - en prenant note de l'emplacement de l'horizon des événements - le bord du trou en rotation où l'espace environnant commence à être traîné dans la bouche de la bête.
"Nous pouvons retracer la matière pendant qu'elle tourbillonne dans un trou noir en utilisant des rayons X émis par des régions très proches du trou noir", a déclaré le co-auteur d'une nouvelle étude, Fiona Harrison, chercheuse principale de NuSTAR du California Institute of Technology à Pasadena. "Le rayonnement que nous voyons est déformé et déformé par les mouvements des particules et la gravité incroyablement forte du trou noir."
Cependant, les études ne se sont pas arrêtées là, elles ont avancé jusqu'au bord intérieur pour englober l'emplacement du disque d'accrétion. Voici «l'orbite circulaire stable la plus interne» - le point de non-retour proverbial. Cette région est directement liée à la vitesse de rotation d'un trou noir. Parce que l'espace-temps est déformé dans cette zone, une partie de celle-ci peut se rapprocher encore plus de l'ISCO avant d'être tirée. les astronomes voient au-delà de voiler des nuages de poussière qui ne font que confondre les lectures passées. Ces nouvelles découvertes nous montrent que ce n’est pas la poussière qui déforme les rayons X, mais la gravité écrasante.
"C'est la première fois que quelqu'un mesure avec précision la rotation d'un trou noir supermassif", a déclaré l'auteur principal Guido Risaliti du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) et INAF - Observatoire Arcetri.
«Si j'avais pu ajouter un instrument au XMM-Newton, ce serait un télescope comme NuSTAR», a déclaré Norbert Schartel, scientifique du projet XMM-Newton au Centre européen d'astronomie spatiale de Madrid. "Les rayons X à haute énergie ont fourni une pièce manquante essentielle pour résoudre ce problème."
Même si le trou noir central dans NGC 1365 est un monstre maintenant, il n'a pas commencé comme un. Comme toutes choses, y compris la galaxie elle-même, elle a évolué avec le temps. Au fil des millions d'années, il a gagné en circonférence en consommant des étoiles et du gaz - peut-être même en fusionnant avec d'autres trous noirs en cours de route.
"La rotation du trou noir est un souvenir, un enregistrement, de l'histoire passée de la galaxie dans son ensemble", a expliqué Risaliti.
"Ces monstres, avec des masses de millions à des milliards de fois celles du soleil, se forment sous forme de petites graines dans le premier univers et se développent en avalant des étoiles et du gaz dans leurs galaxies hôtes, fusionnant avec d'autres trous noirs géants lorsque les galaxies entrent en collision, ou les deux" », A déclaré l'auteur principal de l'étude, Guido Risaliti, du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics de Cambridge, dans le Massachusetts, et de l'Institut national italien d'astrophysique.
Cette nouvelle rotation sur les trous noirs nous a montré qu'un monstre peut émerger d'une «accrétion ordonnée» - et pas simplement de multiples événements aléatoires. L'équipe poursuivra ses études pour voir comment les facteurs autres que la rotation du trou noir changent au fil du temps et continuera à observer plusieurs autres trous noirs supermassifs avec NuSTAR et XMM-Newton.
«Ceci est extrêmement important pour le domaine de la science des trous noirs», a déclaré Lou Kaluzienski, scientifique du programme NuSTAR au siège de la NASA à Washington, D.C. «Les télescopes de la NASA et de l'ESA ont abordé ce problème ensemble. Parallèlement aux observations de rayons X à faible énergie effectuées avec XMM-Newton, les capacités sans précédent de NuSTAR pour mesurer les rayons X de plus haute énergie ont fourni une pièce de puzzle essentielle et manquante pour résoudre ce problème. »
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse JPL / NASA.
