Un étonnant trou noir a été observé en train d'émettre de la lumière, depuis son disque d'accrétion. Tel un boomerang, une partie de la lumière s'est recourbée vers le disque.

La lumière émise par le disque d’accrétion d’un trou noir a été observée en train de revenir vers lui, tel un boomerang. Ce phénomène, envisagé par la théorie depuis 40 ans, a enfin été détecté. La découverte fait l’objet d’une étude, présentée le 8 avril 2020 par le California Institute of Technology (Caltech) et publiée dans la revue The Astrophysical Journal.

« Il s’agit de la première détection connue d’un rayonnement du disque thermique se reflétant sur le disque interne », écrivent les scientifiques. Autrement dit, les chercheurs ont pu voir de la lumière émise à proximité du trou noir, qui aurait du s’en échapper, être de nouveau attirée vers le trou noir (certainement en raison de sa forte attraction gravitationnelle). C’est pour cela qu’ils dressent cette comparaison avec le mouvement que fait un boomerang qu’on a lancé.

Une partie de la lumière émise par le disque du trou noir revient vers le disque. // Source : NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)/R. Connors (Caltech)

L’idée qu’un trou noir puisse émettre de la lumière peut sembler contre-intuitive : par définition, un trou noir est une région de l’espace dont aucune matière ne peut sortir, y compris la lumière. Ce que l’on peut détecter, par contre, c’est la matière happée par un trou noir : elle est chauffée à des températures très élevées dans un disque d’accrétion qui tourne autour du trou noir. C’est au niveau de ce disque que le phénomène décrit dans l’étude a été constaté.

Un trou noir situé dans un microquasar : qu’est-ce que c’est ?

Les scientifiques travaillent sur un système binaire, baptisé XTE J1550−564, situé dans la constellation de la Règle. Le système est composé d’un trou noir d’environ 10 masses solaires, ainsi que d’une étoile. Ce système est qualifié de microquasar, car il produit des jets éjectés à une vitesse proche de celle de la lumière.

Afin d’étudier ce système, les auteurs se sont servis des observations réalisées à l’aide de Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), un télescope spatial de la Nasa qui observe dans le rayonnement X. Lancé en 1995, il était actif jusqu’en 2012. Le télescope a observé XTE J1550−564 à plus de 400 reprises. La moitié des observations a eu lieu en 1998 et 1999, alors que des éjections se produisaient. Les scientifiques ont ainsi pu voir comment le trou noir se nourrissait de l’étoile, agglutinant la matière absorbée en un disque d’accrétion. C’est là qu’ils ont constaté qu’une partie de la lumière s’était comme recourbée vers le disque, avant d’être réfléchie.

Ce résultat est prometteur car il pourrait aider à comprendre encore mieux comment les trous noirs tournent. Lorsqu’ils tournent très rapidement, ces objets peuvent courber la lumière. L’enjeu est de savoir jusqu’à quelle vitesse les trous noirs peuvent tourner.

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