La vitesse du jet émis par le trou noir M87*, le premier à avoir été imagé, a été estimée. Il se déplace à une vitesse qui est quasiment celle de la lumière. Le télescope Chandra a permis de faire cette découverte.

Le trou noir de la galaxie Messier 87 (M87) émet un jet à une vitesse qui atteint presque celle de la lumière. La Nasa a annoncé cette découverte le 6 janvier 2020. Elle fait aussi l’objet d’une étude publiée dans la revue The Astrophysical Journal (dont une prépublication est accessible sur arXiv.org).

M87*, le trou noir supermassif de cette galaxie, est le premier à avoir été imagé, grâce au projet de l’Event Horizon Telescope. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs veulent en savoir davantage sur l’objet céleste en étudiant « les mouvements et les variations de la luminosité du jet de M87 aux rayons X  », écrivent-ils.

Le trou noir M87*, vue d’artiste. // Source : Capture d’écran YouTube European Southern Observatory

Plus de 99 % de la vitesse de la lumière

M87* est un trou noir supermassif, dont la masse représente 6,5 milliards de fois celle du Soleil. Il se trouve à 55 millions d’années-lumière de notre planète. Il est entouré par un disque d’accrétion, lui-même formé par la matière en orbite autour du trou noir. Il est perpendiculaire au jet émis par M87*.

« Le jet de M87 est connu pour être une source de rayons X brillante », constatent les scientifiques. Selon eux, ce trou noir émet des particules à une vitesse qui représente plus de 99 % de la vitesse de la lumière. La vitesse de la lumière équivaut à 299 792,458 kilomètres par seconde : il s’agit d’une vitesse limite, impossible à dépasser.

Le jet de particules émis par M87* fascine les scientifiques depuis des années. C’est la première fois qu’une vitesse aussi grande a été mesurée à partir de données en rayons-X. « Nos travaux fournissent la preuve la plus solide à ce jour que les particules du jet de M87* voyagent effectivement à une vitesse proche de la limite de la vitesse cosmique », commente Bradford Snios, chercheur postdoctoral au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et co-auteur de l’étude, cité par la Nasa.

Les observations réalisées par le télescope Chandra. // Source : Chandra (photo recadrée)

Pour obtenir cette mesure, les auteurs ont utilisé deux observations, réalisées avec un intervalle de 5 ans. La galaxie M87 a été observée à l’aide du télescope spatial Chandra, une première fois en avril 2012, puis en mars 2017. Les scientifiques ont ainsi pu suivre les mouvements de « nœuds » de rayons-X dans le jet, à une distance d’environ 900 et 2 500 années-lumière du trou noir.

Un phénomène étonnant : le mouvement supraluminique

« Nous n’avons pas brisé la physique, mais nous avons trouvé un exemple d’un phénomène étonnant appelé mouvement supraluminique », complète Bradford Snios dans le communiqué de la Nasa. Ce phénomène crée l’illusion d’un mouvement qui dépasse la vitesse de la lumière. Il se produit lorsque des objets bougent à une vitesse proche de cette vitesse limite, en étant dirigés vers nous.

Ces nouvelles observations complètent les données déjà obtenues grâce à la première image de ce trou noir. La taille de l’anneau de feu imagé par l’Event Horizon Telescope est cent millions de fois plus petite que celle du jet observé par Chandra.

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