Les trous noirs sont les objets les plus fascinants et terrifiants de l’univers. Les astrophysiciens tentent encore de comprendre ces objets massifs énigmatiques et 2023 aura permis d’y voir un peu plus clair. Voici cinq découvertes qui ont marqué cette année.
L’ombre d’un trou noir crachant des jets révélée
Une équipe s’est appuyée sur plusieurs grands observatoires pour produire une nouvelle image du trou noir situé au centre de la galaxie M87. Vous retrouverez ce monstre 6,5 milliards de fois plus massif que le Soleil à 55 millions d’années-lumière. Ce nouveau cliché composite nous livre plusieurs aspects de l’objet, y compris la structure du matériau surchauffé qui l’entoure et le jet relativiste à grande vitesse qui en jaillit.
On pense que le phénomène se produit lorsque la matière gazeuse du centre de la galaxie s’accumule près du trou noir. L’énergie libérée produirait alors des jets de particules accélérés à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. Cependant, la physique sous-jacente est encore mal comprise. La publication de cette image pourrait donc aider les astrophysiciens à résoudre ce mystère.
Une observation inédite
La visualisation directe des disques d’accrétion entourant les trous noirs supermassifs est un défi en raison de leurs distances considérables et de leurs dimensions relativement réduites. Les astronomes préfèrent ainsi étudier la structure de ces disques en analysant les spectres de lumière qu’ils émettent.
Récemment, une avancée significative a été réalisée, marquant la première utilisation de cette approche pour définir une limite nouvelle sur la taille d’un de ces disques orbitant autour d’un trou noir.
Le plus ancien trou noir jamais découvert
En novembre, des astronomes ont identifié le trou noir supermassif le plus éloigné connu, nommé UHZ1, émettant de la lumière à une époque où l’univers n’avait que 470 millions d’années. La détection a été possible grâce à une lentille gravitationnelle.
UHZ1 aurait une masse estimée entre 10 et 100 millions de fois celle du Soleil, offrant des indices sur la formation des trous noirs supermassifs. Sa taille inhabituelle s’aligne avec l’idée qu’il pourrait se former à partir de l’effondrement de vastes nuages de gaz, plutôt que de la fusion de trous noirs plus petits ou de l’effondrement d’étoiles massives.
Une vraie toupie
Il y a quelques mois, une équipe a évalué pour la première fois la vitesse de rotation de Sagittaire A* (Sgr A*), le trou noir supermassif au centre de notre Galaxie. Pour ce faire, ils ont utilisé l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA.
La vitesse maximale d’un trou noir est liée à deux facteurs principaux : sa croissance alimentaire et sa masse. Lorsqu’un trou noir absorbe de la matière provenant de son environnement, elle augmente le moment cinétique du trou noir, un paramètre qui mesure la rotation. Cependant, il existe une limite au moment cinétique qu’un trou noir peut atteindre. Ici, les chercheurs ont déterminé que celui niché au centre de la Galaxie tournait sur lui-même à une vitesse proche de la limite maximale.
Cette découverte a des implications majeures dans la mesure où sa vitesse de rotation est en partie liée à son historique d’alimentation en matière. Ces données pourraient donc permettre de tester les modèles théoriques de l’accrétion sur les trous noirs supermassifs.
Un trou noir en fuite
En début d’année, une équipe d’astronomes avait annoncé avoir identifié un trou noir supermassif en fuite « rattaché » à une longue traînée d’étoiles en formation. D’après l’équipe, l’objet aurait été éjecté de sa galaxie d’origine, victime d’un système à trois corps.
Concrètement, lorsque trois corps de masse similaire interagissent, cela conduit inévitablement à la formation d’un binaire et à l’éjection du troisième corps. Ce fameux trou noir pourrait avoir fait partie jadis d’un rare système binaire impliquant deux trous noirs supermassifs évoluant l’un autour de l’autre. Une fusion de leur galaxie avec une autre pourrait alors avoir amené un troisième trou noir à se joindre à la fête, provoquant finalement l’éjection de l’un des deux occupants.
