Le réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires de la NASA (NuSTAR) a capturé un événement spectaculaire: un trou noir supermassif tirant sur la lumière des rayons X à proximité.
En seulement quelques jours, la couronne - un nuage de particules se déplaçant près de la vitesse de la lumière - est tombée vers le trou noir. Les observations sont un test puissant de la théorie de la relativité générale d'Einstein, qui dit que la gravité peut plier l'espace-temps, le tissu qui façonne notre univers et la lumière qui le traverse.
«La couronne s'est récemment effondrée vers le trou noir, avec pour résultat que la gravité intense du trou noir a attiré toute la lumière sur son disque environnant, où le matériau s'enroule vers l'intérieur», a déclaré le co-auteur Michael Parker de l'Institut d'astronomie de Cambridge, aux États-Unis. Uni, dans un communiqué de presse.
Le trou noir supermassif, connu sous le nom de Markarian 335, se trouve à environ 324 millions d'années-lumière de la Terre en direction de la constellation de Pégase. Un tel système extrême serre environ 10 millions de fois la masse de notre Soleil dans une région qui ne fait que 30 fois le diamètre du Soleil. Il tourne si rapidement que l'espace et le temps sont entraînés avec lui.
Le satellite Swift de la NASA surveille Mrk 335 depuis des années, notant récemment un changement spectaculaire de sa luminosité aux rayons X. NuSTAR a donc été redirigé pour revoir le système.
NuSTAR recueille les rayons X des trous noirs et des étoiles mourantes depuis deux ans. Sa spécialité est l'analyse des rayons X à haute énergie dans la gamme de 3 à 79 kiloélectrons volts. Les observations à la lumière des rayons X de faible énergie montrent un trou noir masqué par des nuages de gaz et de poussière. Mais NuSTAR peut examiner en détail ce qui se passe près de l'horizon des événements, la région autour d'une forme de trou noir que la lumière ne peut plus échapper à la gravité.
Plus précisément, NuSTAR est capable de voir la lumière directe de la couronne et sa lumière réfléchie sur le disque d'accrétion. Mais dans ce cas, la lumière est floue en raison de la combinaison de quelques facteurs. Premièrement, le décalage Doppler affecte le disque en rotation. Du côté qui tourne loin de nous, la lumière est déplacée vers des longueurs d'onde plus rouges (et donc une énergie plus faible), tandis que du côté qui tourne vers nous, la lumière est décalée vers des longueurs d'onde plus bleues (et donc une énergie plus élevée). Un deuxième effet a à voir avec les énormes vitesses du trou noir en rotation. Et un effet final vient de la gravité du trou noir, qui tire sur la lumière, lui faisant perdre de l'énergie.
Tous ces facteurs provoquent des taches de lumière.
Curieusement, les observations NuSTAR ont également révélé que l'adhérence de la gravité du trou noir attirait la lumière de la couronne sur la partie intérieure du disque d'accrétion, l'illuminant mieux. La NASA explique que comme si quelqu'un avait allumé une lampe de poche pour les astronomes, la couronne changeante éclairait la région précise qu'ils voulaient étudier.
«Nous ne comprenons toujours pas exactement comment la couronne est produite ou pourquoi elle change de forme, mais nous la voyons éclairer le matériau autour du trou noir, ce qui nous permet d'étudier les régions si proches dans les effets décrits par la théorie de la relativité générale d'Einstein », a déclaré Fiona Harrison, chercheuse principale de NuSTAR, du California Institute of Technology. «La capacité sans précédent de NuSTAR à observer cet événement et des événements similaires nous permet d'étudier les effets de flexion de la lumière les plus extrêmes de la relativité générale.»
Les nouvelles données mettront probablement en lumière ces mystérieuses couronnes, où les lois de la physique sont poussées à leur limite.
L'article a été publié dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society et est disponible en ligne.
