Principal Trous noirsLa matière entre dans ce trou noir à 30% de la vitesse de la lumière

La matière entre dans ce trou noir à 30% de la vitesse de la lumière

Trous noirs : La matière entre dans ce trou noir à 30% de la vitesse de la lumière

Une équipe de chercheurs au Royaume-Uni a observé que la matière tombait dans un trou noir à 30% de la vitesse de la lumière. C'est beaucoup plus rapide que tout ce qui a été observé auparavant. La vitesse élevée est le résultat de disques de matériau mal alignés tournant autour du trou noir.

La galaxie de l'étude s'appelle PG211 + 143 et se situe à environ un milliard d'années-lumière de notre système solaire. C'est une galaxie Seyfert, ce qui signifie qu'elle est très brillante et comporte un trou noir supermassif (SMBH) en son centre. Les matières tombant dans le trou des disques d’accrétion entraînent un rendement énergétique élevé. Mais on n'a jamais vu de matière tomber aussi rapidement dans un trou noir.

«Nous avons pu suivre une masse de matière de la taille de la Terre pendant environ une journée, car elle a été tirée vers le trou noir, accélérant d'un tiers de la vitesse de la lumière avant d'être engloutie par le trou.» - Professeur Ken Pounds, Université de Leicester, département de physique et d'astronomie.

L'équipe à l'origine de l'étude est dirigée par le professeur Ken Pounds de l'Université de Leicester. Pounds et les autres auteurs ont utilisé les données de l'observatoire XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne, qui a été lancé en 1999 pour observer les sources de rayons X interstellaires. L'étude soutient le travail théorique déjà effectué.

L'observatoire XMM-Newton de l'ESA a été lancé en 1999 pour étudier les sources de rayons X interstellaires. Image: ESA

Les trous noirs sont appelés "noirs" parce qu'ils ont une force gravitationnelle si forte que même la lumière ne leur échappe pas. Ils font l’objet d’un examen minutieux en raison de leur importance primordiale en astronomie et en astrophysique. Ils sont intensément énergétiques et sont les objets les plus efficaces pour extraire l’énergie de la matière. Et ils obtiennent cette énergie du gaz tombant dans le trou noir.

Les galaxies telles que PG211 + 143 et, comme notre propre Voie lactée, ont des trous noirs super massifs au centre. Ces monstres ont des millions ou des milliards de fois plus de matière que notre Soleil. Ils peuvent devenir intensément énergiques quand suffisamment de matière les pénètre, puis on les appelle des noyaux galactiques actifs (AGN).

La structure interne d'un noyau actif de Galacti. Par Original: Inconnu; Vectorisation: Rothwild Travail personnel basé sur: Galaxies AGN Inner-Structure-of.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=46857319

Les trous noirs sont plus petits que le Soleil en termes de masse, mais ce sont des objets minuscules et compacts. Ils sont entourés de disques de gaz tourbillonnants, mais la petite taille du trou noir signifie que le gaz ne tombe que lentement. La plupart des gaz gravitent autour du trou noir, en spirale lente et progressive dans le trou à travers un disque d'accrétion. Un disque d'accrétion est une séquence d'orbites circulaires de taille décroissante. Lorsque le gaz se rapproche de plus en plus du trou noir, il accélère et devient chaud et lumineux. C'est ainsi que les trous noirs transforment la matière en énergie. La gravité intense du trou fait que le gaz dans le disque se déplace de plus en plus vite, jusqu'à ce qu'il commence à émettre de l'énergie.

"La galaxie que nous observions avec XMM-Newton possède un trou noir de masse solaire de 40 millions de personnes, très lumineux et visiblement bien nourri", a déclaré le professeur Ken Pounds de l'Université de Leicester, département de physique et d'astronomie.

Les astronomes ont supposé que ces disques de gaz circulant étaient en alignement les uns avec les autres, comme les planètes sur l'écliptique de notre système solaire. Mais ce n'est pas toujours le cas. Des nuages ​​de gaz et de poussière peuvent tomber dans le trou noir de n'importe quelle direction. Il n'y a donc aucune raison pour que ces disques d'accrétion ne puissent pas être mal alignés. La question qui se pose est de savoir comment les disques mal alignés affectent la chute de gaz dans un trou noir.

C'est ici qu'interviennent le professeur Pounds et son équipe de collaborateurs. Ils ont utilisé XMM-Newton pour examiner les spectres de rayons X de PG211 + 143. Ils ont découvert que les spectres étaient décalés vers le rouge et que la matière qu'ils observaient tombait dans le noir. trou à environ 100 000 km / s, soit environ 30% de la vitesse de la lumière. En termes astronomiques, la matière était très proche du trou. Sa distance du trou est seulement 20 fois la taille du trou lui-même, et la matière avait à peine une énergie de rotation.

Les travaux théoriques réalisés à l’aide du supercalculateur Dirac au Royaume-Uni sont conformes à ces observations. Ce travail montre comment des anneaux de gaz d'accrétion peuvent se rompre et entrer en collision les uns avec les autres. Cela annule la vitesse de rotation du gaz et lui permet de tomber beaucoup plus rapidement dans le trou noir. Mais jusqu'à présent, cela n'a jamais été observé.

Le professeur Pounds, du département de physique et d'astronomie de l'Université de Leicester, a déclaré: «La galaxie que nous observions avec XMM-Newton possède un trou noir de masse solaire de 40 millions de personnes, très lumineux et visiblement bien nourri. En effet, il y a une quinzaine d'années, nous avons détecté un vent puissant indiquant que le trou était suralimenté. Alors que de tels vents sont maintenant présents dans de nombreuses galaxies actives, le PG1211 + 143 a maintenant donné un autre "premier", avec la détection de la matière plongeant directement dans le trou lui-même. "

"Nous avons pu suivre une masse de matière de la taille de la Terre pendant environ une journée alors qu'elle était tirée vers le trou noir, accélérant jusqu'à un tiers de la vitesse de la lumière avant d'être engloutie par le trou", a déclaré Professeur Pounds.

L’étude a non seulement repéré ce flux de matière à haute vitesse dans un trou noir, mais a permis de mettre en lumière un autre mystère de l’astronomie. Dans l'univers primitif, les trous noirs gagnaient rapidement de très grandes masses, mais on ne comprenait pas vraiment pourquoi. Des disques mal alignés et l'accumulation chaotique de matière pourraient être responsables de la croissance rapide des trous noirs dans les premiers jours de l'univers.

Sources

  • Communiqué de presse de la Royal Astronomical Society: «La matière tombe dans un trou noir à 30% de la vitesse de la lumière»
  • Document de recherche: «Un afflux ultrarapide dans le Seyfert PG1211 + 143 lumineux»
  • L'Univers Aujourd'hui Le Guide De L'espace
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