IXPE perce les secrets des jets de matière en provenance des trous noirs géants

Publié par Adrien le 25/11/2022 à 09:00
Source: CNRS INSU
Une équipe internationale d'astrophysiciens dont certains du CNRS-INSU (voir encadré) a mesuré pour la première fois la polarisation des rayons X en provenance d'un trou noir géant extragalactique grâce à l'Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), un nouveau satellite (Satellite peut faire référence à :) de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...) et de l'Agence Spatiale Italienne (L'Agence spatiale italienne (en italien Agenzia Spaziale Italiana ou ASI ) a été créée en 1988...). Ces mesures mettent en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) des mystères vieux de plusieurs décennies concernant les objets les plus massifs de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).


Représentation d'artiste du satellite IXPE fixant le coeur d'un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...) géant.
© ObAS

Comment les trous noirs émettent-ils dans tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) le spectre électromagnétique (Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement...) à des puissances aussi phénoménales ? Comment accélèrent-ils des particules comme les électrons à des vitesses relativistes jusque dans l'espace interstellaire ? L'IXPE, le tout premier satellite capable de mesurer la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments...) de la lumière dans les rayons X avec une précision inédite, va permettre d'élucider certaines des questions fondamentales sur ces objets mystérieux.

Le premier noyau actif de galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) observé par IXPE est Markarian 501, dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte...) d'Hercule, qui possède un trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million...) (quelques milliards de fois la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) du Soleil). Le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) de la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...) s'écoule vers le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson,...) à travers un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) d'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par...). Une petite fraction des particules du gaz accrété est éjectée vers la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...). Lorsque le plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées...) circule dans le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) du jet, il est excité et émet de la lumière, y compris des rayons X et des rayons gamma. Les noyaux actifs de galaxies dont le jet est dirigé vers nous sont appelés blazars et sont les objets les plus brillants du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) nocturne.

L'équipe a découvert que la lumière des rayons X est plus polarisée que dans l'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...), qui est elle-même plus fortement polarisée qu'en radio. Dans le même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) de la lumière polarisée est la même des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) radio aux rayons X et alignée avec la direction du jet sur le ciel. L'équipe montre que les particules qui produisent la lumière sont énergisées par des ondes de choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de...) qui se forment à l'intérieur du jet.

Ces nouvelles observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) ont permis d'éliminer nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de modèles basés sur des considérations purement spectroscopiques ou temporelles et ont clarifié le rôle de la turbulence (La turbulence désigne l'état d'un fluide, liquide ou gaz, dans lequel la vitesse...) dans les jets. Ce résultat montre clairement que les ondes de choc sont responsables de la lumière provenant des blazars.

Référence:
Liodakis, I., Marscher, A.P., Agudo, I. et al. Polarized blazar X-rays imply particle acceleration in shocks. Nature 611, 677-681 (2022).
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