Des images en rayons X dévoilent les mystères des trous noirs
Grâce à de nouvelles images réalisées par l'observatoire spatial Chandra de la NASA (Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace), les scientifiques ont progressé dans la compréhension de deux des plus obscurs mystères de l'astrophysique. Lancé par la NASA en 1999, ce satellite observe dans les rayons X, ce qui est impossible au niveau du sol car l'atmosphère les absorbe. Les récentes images en rayons X montrent le flux de gaz chaud interstellaire tombant vers un trou noir, et permettent d'éclaircir quelque peu deux des problèmes fondamentaux de l'astrophysique moderne: la croissance d'un trou noir et le comportement de la matière dans un champ de gravité aussi intense. Les scientifiques des universités de l'Alabama, de Californie et du Michigan aux États-Unis, ont publié les résultats de leur étude dans la revue Astrophysical Journal Letters. L'équipe a analysé un trou noir situé à environ 32 millions d'années-lumière de la Terre, au centre de la grande galaxie NGC 3115. Des études précédentes avaient déjà observé de la matière en chute vers un trou noir, mais les chercheurs n'avaient jamais obtenu une vue aussi détaillée du gaz chaud à diverses distances du trou noir. En observant le gaz à différentes distances, les astronomes ont pu détecter un seuil où le gaz commence à être attiré par la gravité du trou noir supermassif et à se déplacer vers le centre. La distance de ce seuil au trou noir est appelée rayon de Bondi. «C'est extrêmement intéressant de trouver une preuve aussi claire de l'attraction d'un trou noir massif», déclare Ka-Wah Wong de l'université de l'Alabama, chercheur principal de l'étude. «Appliqué à l'étude de cet objet proche, le pouvoir séparateur de Chandra nous donne la possibilité unique de mieux comprendre comment un trou noir capture la matière.» Le gaz qui tombe vers un trou noir est comprimé, ce qui le réchauffe et augmente sa luminosité. Les chercheurs ont constaté que l'augmentation de la température du gaz commence à environ 700 années-lumière du trou noir, ce qui donne une mesure du rayon de Bondi dans ce cas précis. Un tel rayon suggère que le trou noir au coeur de NGC 3115 a une masse d'environ deux milliards de Soleils, ce qui en fait le plus proche de la Terre dans cette catégorie. Les données de l'observatoire Chandra montrent également que le gaz est plus dense à proximité du trou noir au centre de la galaxie qu'ailleurs, comme l'équipe l'avait prévu. À partir de l'observation des propriétés du gaz et d'hypothèses théoriques, l'équipe estime que chaque année une masse équivalant à environ 2% de celle du Soleil est attirée à travers le rayon de Bondi et tombe vers le trou noir. «Un grand problème de l'astrophysique est d'expliquer comment la zone autour d'un trou noir massif peut rester aussi sombre alors qu'il y a tellement de matière à transformer en énergie», déclare Jimmy Irwin, co-auteur et chercheur participant à l'étude. «Ce trou noir est un vrai cas d'école.» Deux explications sont proposées pour expliquer les observations: soit la matière qui franchit le rayon de Bondi ne tombe finalement pas toute dans le trou noir, soit la conversion de l'énergie en rayonnement est bien moins efficace qu'on ne le supposait. Plusieurs modèles décrivent le flux de matière vers le trou noir, et leurs prévisions diffèrent quant à l'augmentation de la densité du gaz à l'approche du trou noir. Les chercheurs espèrent maintenant que Chandra conduira à des observations encore plus précises, apportant les données nécessaires pour éliminer certains de ces modèles.Pour de plus amples informations, consulter: Page de la NASA sur l'observatoire Chandra: http://www.nasa.gov/chandra
Pays
États-Unis