Des chercheurs recréent sur Terre le disque d'accrétion d'un trou noir

Reproduire en laboratoire les mécanismes en œuvre autour des trous noirs et des étoiles en formation. C'est ce qu'ont réalisé des chercheurs de l'Imperial College en créant un disque de plasma en rotation, similaire à ceux que l'on trouve autour des trous noirs et des étoiles en train de se former.


Cette expérience permet de mieux comprendre ce qui se passe dans ces disques de plasma. Elle pourrait aider à découvrir comment les trous noirs grandissent et comment du gaz en effondrement forme des étoiles.

Quand de la matière s'approche d'un trou noir, elle chauffe et devient du plasma, un quatrième état de la matière composé d'ions chargés et d'électrons libres. Elle commence aussi à tourner, formant une structure appelée disque d'accrétion. La rotation crée une force centrifuge qui repousse le plasma vers l'extérieur, contrebalancée par la gravité du trou noir qui l'attire vers l'intérieur.

Ces anneaux lumineux de plasma en orbite posent une question: comment un trou noir peut-il grandir si la matière reste en orbite ? La théorie la plus répandue suppose que des instabilités dans les champs magnétiques du plasma créent des frottements, ce qui fait perdre de l'énergie au système, précipitant in fine sa chute.

Jusqu'à présent, les chercheurs testaient cette théorie en utilisant des métaux liquides mis en rotation et observaient les conséquences du magnétisme. Mais comme ces métaux doivent être contenus physiquement, ils ne sont pas une bonne représentation du plasma libre.

Les chercheurs de l'Imperial College ont ainsi utilisé une machine baptisée MAGPIE pour faire tourner un plasma de manière plus fidèle aux disques d'accrétion. Les détails de l'expérience ont été publiés le 12 mai dans la revue Physical Review Letters.

Accélérer le plasma

L'équipe a utilisé la machine MAGPIE pour accélérer huit jets de plasma et les faire entrer en collision, formant une colonne en rotation. Ils ont observé que la partie intérieure se déplaçait plus vite, une caractéristique des disques d'accrétion.

Le Dr Valenzuela-Villaseca a conclu: "Nous en sommes juste au début de notre capacité à observer ces disques d'accrétion de manière totalement nouvelle, ce qui comprend nos expériences et les récentes images de trous noirs révélées par l'Event Horizon Telescope."