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On estime que jusqu'à un quart du rayonnement dans l'univers émis depuis le Big Bang provient de la matière qui s'effondre dans les trous noirs super massifs, y compris les quasars, les plus lumineux des objets connus. Pendant des décennies, les scientifiques ont cherché à comprendre comment les trous noirs, les objets les plus sombres dans l'univers, pouvaient être responsables de telles quantités prodigieuses de rayonnement. Les données de Chandra donnent la première explication claire de l'origines du processus: les champs magnétiques.
Le spectre rayon X (en insert) d'un système binaire composé d'un trou noir
et d'une étoile normale indique que des vents turbulents de gaz
à plusieurs millions de degrés tourbillonnent autour du trou noir.
Une grande partie du gaz chaud se développe en spirales vers l'intérieur,
mais environ 30% est expulsé au loin dans l'espace
(Cliquer sur l'image pour visualiser une animation)
Chandra a observé un système dans notre galaxie, connue sous le nom de GRO J1655-40 (J1655), dans lequel un trou noir attire la matière d'une étoile compagnon sous la forme d'un disque. "Selon des critères intergalactiques, J1655 est notre voisin, aussi nous pouvons l'utiliser comme un modèle réduit pour comprendre comment tous les trous noirs fonctionnent, y compris les monstres que l'on trouve dans les quasars", indique Jon M. Miller de l'université du Michigan.
La gravité n'explique pas à elle seule la perte d'énergie des gaz contenus dans le disque autour d'un trou noir et leur effondrement dans les proportions exigées par les observations. Le gaz doit perdre une partie de sa vitesse angulaire orbitale, par frottement ou sous l'action d'un vent, avant de pouvoir se développer en spirales vers l'intérieur. Sans de tels effets, la matière pourrait demeurer en orbite autour du trou noir pendant très longtemps.
Les scientifiques pensent depuis plus de trente ans que des turbulences magnétiques pourraient produire des frottements dans le disque gazeux et générer un vent à partir du disque vers l'extérieur, permettant aux gaz de s'effondrer vers l'intérieur. Grâce à Chandra, Miller et son équipe ont fourni la preuve cruciale du rôle joué par les forces magnétiques dans le processus d'accrétion du trou noir. Le spectre X a démontré que la vitesse et la densité du vent du disque de J1655 correspondait aux prévisions des simulations informatiques pour les vents d'origine magnétique. L'empreinte spectrale a également permis d'éliminer les autres principales théories en concurrence.
Cette meilleure connaissance de la façon dont les trous noirs absorbent de la matière permet également aux astronomes de mieux comprendre d'autres propriétés de ces corps mystérieux comme par exemple la façon dont ils se développent. "Comme un docteur veut comprendre les causes d'une maladie et non pas seulement les symptômes, les astronomes essayent de comprendre les raisons des phénomènes qu'ils observent dans l'univers", remarque Danny Steeghs, du CfA. "En comprenant ce qui fait que la matière libère de l'énergie lorsqu'elle tombe dans un trou noir, nous pouvons également espérer mieux comprendre son comportement autour d'autres objets plus volumineux". Des champs magnétiques pourraient également jouer un rôle important dans les disques détectés autour des jeunes étoiles où des planètes se forment, ainsi que de ces astres ultra denses que sont les étoiles à neutrons.