Image Hubble en lumière visible du jet émis par le trou noir de 3 milliards de masse solaire au cœur de la galaxie M87 (février 1998) Crédit: NASA / ESA et John Biretta (STScI / JHU)
Même si les trous noirs - par leur définition et leur nature même - sont les ultimes amasseurs de l'Univers, rassemblant et engloutissant la matière et l'énergie dans la mesure où même la lumière ne peut pas échapper à leur emprise gravitationnelle, ils présentent également souvent le comportement étrange de lancer de vastes des quantités de matériaux loin d'eux également, sous la forme de jets qui font éclater des centaines de milliers - sinon des millions - d'années-lumière dans l'espace. Ces jets contiennent du plasma surchauffé qui n’a pas dépassé l’horizon des événements du trou noir, mais a plutôt été «propulsé» par sa gravité puissante et sa rotation intense et a fini par être projeté vers l’extérieur comme s’il provenait d’un énorme canon cosmique.
Les mécanismes exacts de la façon dont tout cela fonctionne ne sont pas précisément connus, car les trous noirs sont notoirement difficiles à observer, et l'un des aspects les plus troublants du comportement de jet est la raison pour laquelle ils semblent toujours alignés avec l'axe de rotation du noir qui se nourrit activement. trou, ainsi que perpendiculaire au disque d'accrétion d'accompagnement. Maintenant, de nouvelles recherches utilisant des modèles informatiques 3D avancés soutiennent l'idée que c'est la vitesse de rotation accélérée des trous noirs combinée au magnétisme du plasma qui est responsable de la mise en forme des jets.
Dans un article récent publié dans la revue Science, professeur adjoint à l'Université du Maryland Jonathan McKinney, le directeur de l'Institut Kavli Roger Blandford et Alexander Tchekhovskoy de l'Université de Princeton rapportent leurs découvertes en utilisant des simulations informatiques de la physique complexe trouvée à proximité d'un trou noir supermassif d'alimentation. Ces simulations informatiques GRMHD - qui signifie General Relativistic Magnetohydrodynamic - suivent les interactions de littéralement des millions de particules sous l'influence de la relativité générale et de la physique des plasmas magnétisés relativistes ... .
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Ce que McKinney et al. dans leurs simulations, peu importe la façon dont ils orientaient initialement les jets du trou noir, ils finissaient toujours par s'aligner sur l'axe de rotation du trou noir lui-même - exactement ce qui a été trouvé dans les observations du monde réel. L'équipe a constaté que cela était dû aux lignes de champ magnétique générées par le plasma tordu par la rotation intense du trou noir, rassemblant ainsi le plasma en jets étroits et focalisés visant loin de ses axes de rotation - souvent aux deux pôles.
À de plus grandes distances, l'influence du spin du trou noir s'affaiblit et les jets peuvent alors commencer à se désagréger ou à s'écarter de leur trajectoire initiale - encore une fois, ce qui a été vu dans de nombreuses observations.
Ce mécanisme «d'alignement magnéto-spin», comme l'appelle l'équipe, semble être le plus répandu avec les trous noirs supermassifs actifs dont le disque d'accrétion est plus épais que mince - le résultat d'avoir un taux très élevé ou très faible de chute matière. C'est le cas de la galaxie elliptique géante M87, vue ci-dessus, qui présente un jet brillant créé par un trou noir de 3 milliards de masse solaire en son centre, ainsi que le SMBH beaucoup moins massif de 4 millions de masse solaire au centre de notre propre galaxie, Sgr A *.
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En utilisant ces résultats, les prévisions futures peuvent être mieux faites concernant le comportement de la matière accélérée tombant au cœur de notre galaxie.
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Image en médaillon: Instantané d'un système de trous noirs simulé. (McKinney et al.) Source: Institut Kavli d'astrophysique des particules et de cosmologie (KIPAC)
