XRISM dévoile de premiers secrets cachés par les supernovæ et les trous noirs

Les secrets de l'Univers continuent de se dévoiler. Les premières observations du télescope XRISM changent notre vision de la matière autour des trous noirs et des supernovæ en révélant des détails jusque-là inaccessibles.

Lancé en 2023, XRISM est un projet conjoint de la JAXA, de la NASA et de l'ESA. Ses premières données viennent bousculer notre compréhension des objets les plus violents du cosmos. En analysant les rayons X, il permet de sonder les zones où des plasmas brûlants règnent.


La première découverte marquante concerne le résidu de supernova N132D ayant explosé il y a 3 000 ans, située dans le Grand Nuage de Magellan, à 160 000 années-lumière. Contrairement aux hypothèses d'une simple bulle, XRISM a révélé une structure en forme de beignet, complexe et en expansion rapide. Ce plasma se déplace à 1200 km/s, à une température vertigineuse de 10 milliards de degrés. A titre de comparaison, le coeur de notre Soleil est à 15 millions de degrés.

Ces éléments sont essentiels pour saisir le processus de dispersion des matières lourdes, telles que le fer, dans l'espace interstellaire. Ces substances jouent un rôle clé dans la formation des nouvelles générations d'étoiles. Avant l'avènement de XRISM, il était impossible d'accéder à des données aussi précises concernant ces phénomènes.

Le télescope a aussi sondé le trou noir supermassif de la galaxie NGC 4151, à 62 millions d'années-lumière, dont la masse est 30 millions de fois supérieure à celle du Soleil.

Grâce aux rayons X, les chercheurs ont cartographié la matière tourbillonnant autour du trou noir. Ils ont découvert des disques d'accrétion et un tore de poussières et de gaz, éléments essentiels pour comprendre la croissance des trous noirs. Avant d'être engloutie par le trou noir, la matière qui l'entoure se déplace progressivement vers l'intérieur jusqu'à une distance de 0,001 année-lumière (soit la distance entre Uranus et le Soleil).

La spectroscopie utilisée par XRISM permet d'observer les mouvements des atomes de fer à des échelles inégalées. En étudiant cette matière, les chercheurs espèrent percer les secrets de l'évolution des galaxies.

Ces premières découvertes marquent le début d'une nouvelle ère d'observations. XRISM prévoit de scruter plus d'une centaine d'objets célestes dans les prochaines années, promettant des révélations sur les phénomènes cosmiques.

Qu'est-ce qu'un trou noir supermassif ?

Un trou noir supermassif est un objet céleste extrêmement dense avec une masse équivalente à des millions, voire des milliards de fois celle du Soleil. Il se forme généralement au cœur des galaxies et exerce une attraction gravitationnelle si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s'en échapper.

Ces géants absorbent activement la matière environnante, notamment sous forme de gaz et de poussière. Ce processus forme un disque d'accrétion autour du trou noir, où la matière se réchauffe à des températures extrêmes, émettant alors des rayonnements puissants comme les rayons X. Les astronomes utilisent ces émissions pour observer indirectement les trous noirs.

Un trou noir supermassif joue un rôle essentiel dans l'évolution de sa galaxie hôte. En accrétant de la matière, il influence son environnement par des jets de particules et d'énergie, ce qui peut ralentir ou stimuler la formation d'étoiles à proximité.

Qu'est-ce que l'horizon des événements dans un trou noir ?

L'horizon des événements est la frontière d'un trou noir au-delà de laquelle rien, pas même la lumière, ne peut s'échapper. Cette limite marque le point où la force gravitationnelle devient si forte que la vitesse de libération dépasse celle de la lumière.

En franchissant l'horizon des événements, toute matière est irrémédiablement aspirée vers la singularité, où les lois de la physique classique ne s'appliquent plus. La déformation extrême de l'espace-temps rend impossible tout retour ou transmission d'information vers l'extérieur.

Comment la gravité affecte-t-elle le temps près d'un trou noir ?

La gravité d'un trou noir ralentit le temps à proximité de l'horizon des événements. Ce phénomène, appelé dilatation temporelle gravitationnelle, est prédit par la relativité générale d'Einstein. Plus on se rapproche du trou noir, plus le temps semble ralentir par rapport à un observateur distant.

À l'approche de l'horizon des événements, le temps pour un observateur extérieur semble s'arrêter, bien qu'en réalité, pour l'objet tombant, le temps continue normalement. Cette distorsion temporelle montre la profonde influence des champs gravitationnels sur le temps.