Pourquoi et comment les trous noirs éjectent ils des jets de matière ? ⚫

Les trous noirs stellaires, ces monstres cosmiques issus de l'effondrement d'étoiles massives, jouent un rôle clé dans la dynamique des galaxies. Une récente étude japonaise lève le voile sur les mécanismes derrière leurs puissants jets de plasma.

Ces jets, observés depuis plus d'un siècle, restaient énigmatiques jusqu'à ce qu'une équipe internationale, dirigée par le professeur Kazutaka Yamaoka, ne décrypte leur formation. Publiés dans Publications of the Astronomical Society of Japan, leurs travaux montrent que ces phénomènes surviennent lorsque le disque d'accrétion autour du trou noir se contracte brutalement.


L'étude s'est concentrée sur un système binaire comprenant un trou noir et une étoile semblable au Soleil. Les chercheurs ont analysé des données en rayons X et radio, révélant que les jets apparaissent lorsque le rayon interne du disque atteint l'ISCO, l'orbite stable circulaire la plus proche. Cette découverte contredit les modèles théoriques supposant des conditions statiques.

Les jets influencent la formation stellaire et distribuent de l'énergie à travers l'Univers. Leur compréhension ouvre de nouvelles perspectives sur l'évolution des galaxies et la physique des trous noirs. Les chercheurs envisagent maintenant d'appliquer ces résultats aux trous noirs supermassifs.


Cette recherche met en lumière l'importance des conditions dynamiques dans la formation des jets. Les changements observés dans les rayons X, avec une augmentation des rayons X mous, sont directement liés au mouvement du disque d'accrétion. Ces observations permettent désormais de prédire plus précisément l'apparition des jets.

Le professeur Yamaoka souligne que ces mécanismes pourraient être universels, s'appliquant aussi bien aux trous noirs stellaires qu'aux supermassifs. Cependant, l'étude de ces derniers présente des problématiques supplémentaires en raison de leur évolution plus lente et de la difficulté à mesurer leurs structures internes.

Qu'est-ce qu'un disque d'accrétion ?

Un disque d'accrétion est une structure formée par de la matière en orbite autour d'un objet central massif, comme un trou noir. Cette matière, principalement du gaz et de la poussière, est attirée par la gravité de l'objet central et s'accumule en un disque mince et chaud.

Le disque d'accrétion est le siège de phénomènes physiques extrêmes, où la matière peut atteindre des températures de plusieurs millions de degrés. Cette chaleur intense provoque l'émission de rayons X, qui sont détectables depuis la Terre.

La dynamique du disque d'accrétion est cruciale pour comprendre comment les trous noirs grandissent et comment ils peuvent éjecter des jets de matière. La rotation différentielle du disque, où les parties internes tournent plus vite que les externes, génère des frottements qui chauffent la matière.

L'étude des disques d'accrétion permet également de tester les théories de la relativité générale d'Einstein, en particulier dans les environnements de gravité extrême près des trous noirs.

Pourquoi les jets de plasma sont-ils importants ?

Les jets de plasma éjectés par les trous noirs sont parmi les phénomènes les plus énergétiques de l'Univers. Ils peuvent s'étendre sur des milliers d'années-lumière et influencer la formation des étoiles dans les galaxies.

Ces jets transportent de l'énergie et de la matière à des vitesses proches de celle de la lumière. Ils jouent un rôle clé dans la redistribution de la matière et de l'énergie dans l'Univers, affectant ainsi l'évolution des galaxies.

Les jets servent également de marqueurs pour localiser des trous noirs distants. Leur étude permet aux astronomes de mieux comprendre les propriétés des trous noirs, comme leur masse et leur spin.

Les jets de plasma offrent également une fenêtre unique sur les processus physiques extrêmes qui se produisent près des trous noirs, où les lois de la physique sont poussées à leurs limites.