Les trous noirs sont certainement l’un des objets les plus énigmatiques de notre Univers. Il en existe quatre types, dont les trous noirs supermassifs, pesant parfois plusieurs millions de fois la masse du Soleil. Récemment, une équipe de chercheurs dirigée par l’astrophysicien Dheeraj Pasham du Massachusetts Institute of Technology (MIT) est parvenu à calculer la vitesse de rotation d’un trou noir très lointain, situé à un milliard d’années-lumière de la Terre. Pour cela, ils ont utilisé une nouvelle technique fondée sur l’observation des oscillations de son disque d’accrétion.
Celles-ci sont les variations périodiques de la densité, de la température ou d’autres paramètres physiques dans le matériau qui tourbillonne autour du trou noir avant de s’y engouffrer. Les résultats de leur recherche ont été publiés le 22 mai dans la revue Nature.
Une méthode qui donne le tournis
En analysant les subtiles variations de lumière émises lors de l’éveil d’un trou noir présentant une faible activité, les scientifiques ont déterminé sa vitesse de rotation, une première mondiale ! Résultat : celui-ci tourne sur lui-même à une vitesse estimée à moins de 25 % de la vitesse de la lumière, soit environ 74 948 km/s. Comme l’explique Pasham, l’un des chercheurs impliqués dans l’étude : « En étudiant plusieurs systèmes dans les années à venir avec cette méthode, les astronomes pourront estimer la distribution globale des vitesses de rotation des trous noirs et comprendre comment ils évoluent au fil du temps ».
Ces géants cosmiques, tapis au cœur des galaxies, peuvent passer d’un état de quiétude à une activité intense, produisant des éclats de lumière parmi les plus brillants de l’Univers. En 2020, les astronomes ont observé le réveil spectaculaire d’un trou noir en état de quiescence dans une galaxie lointaine, provoquant une gigantesque flambée lumineuse qu’ils ont baptisé AT2020ocn. Les données ont révélé que l’émission de cette lumière intense a eu lien en raison d’un événement baptisé « événement de rupture par effet de marée ». C’est le moment où une étoile est dévorée par la gravité du trou noir, formant un disque lumineux autour de lui.
Une observation minutieuse
Pour mesurer la rotation du trou noir, il était essentiel d’observer cet événement dès ses prémices. Pasham explique : « Pour réussir, il faut immédiatement pointer un télescope vers l’objet dès qu’un événement de dislocation par effet de marée se produit, et l’observer en continu pendant une période prolongée, afin de pouvoir analyser des échelles de temps variées, de quelques minutes à plusieurs mois ».
Avec des instruments scrutant le ciel en permanence, les chercheurs ont ainsi pu capter AT2020ocn juste à temps. Ils ont ainsi observé que la galaxie émettait des rayons X tous les 15 jours environ, un phénomène qu’ils ont lié à l’oscillation du disque d’accrétion du trou noir voisin de celle-ci. En combinant ces observations avec la masse estimée du trou noir (approximativement 2,5 millions de fois celle du Soleil), ils ont pu calculer avec précision sa vitesse de rotation.
Cette nouvelle technique de mesure pourrait radicalement transformer notre compréhension des trous noirs. En effet, elle est bien plus précise et directe que les techniques que l’on employait précédemment, souvent basées sur des observations indirectes. Grâce à l’analyse des variations de luminosité du disque d’accrétion, il est désormais possible d’obtenir des données bien plus fiables et exploitables dans un plus grand nombre de situations : évolution du disque, interactions entre le trou noir et les étoiles proches ou les périodes de faible activité. Grâce à cette découverte, il sera un jour possible de cartographier les différentes vitesses de rotation des trous noirs, ce qui nous permettra de mieux comprendre l’évolution de ces objets cosmiques à travers les âges.
- Des chercheurs du MIT ont réussi à calculer la vitesse de rotation d’un trou noir grâce à une nouvelle méthode.
- Plutôt que de l’observer indirectement, ils ont analysé l’analyse des variations de luminosité de son disque d’accrétion.
- Une technique qui permettra de collecter des données plus fiables sur les trous noirs et de mieux les comprendre.
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Pour moi on parle de rotation, alors pourquoi parler de vitesse de la lumière qui n’est pas une vitesse angulaire… du grand n’importe quoi, sinon il faut spécifier la distance du point de mesure à l’axe pour pouvoir se faire une idée.
Même remarque que Nobru : la vitesse de rotation n’est pas indiquée. C’est pourtant la donnée fondamentale.