La vitesse de rotation d’un trou noir s’approche de celle de la lumière

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Imaginez une sphère de plus de 3 millions de kilomètres de diamètre, huit fois la distance  Terre-Lune, tournant si vite que sa surface se déplace presque à la vitesse de la lumière. Cette monumentale toupie aspirante existe, il s’agit du trou noir supermassif au centre de la galaxie spirale NGC 1365. Les astronomes ont mesuré son impressionnante vitesse de rotation (spin) à l’aide du petit télescope spatial NuSTAR et du satellite de l’Agence spatiale européenne pour l’observation des rayons X, le  XMM-Newton.

Image d’entête : représentation artistique d’un trou noir supermassif entouré par un disque chaud d’accrétion, alors que de la matière en rotation est dirigée dans un jet bleu effilé. (NASA)

Pour  l’auteur principal de l’étude (lien plus bas) Guido Risaliti du Centre Harvard-Smithsonian pour l’astrophysique (CfA) :

C’est la première fois que quelqu’un a mesuré avec précision la rotation d’un trou noir supermassif !

La gravité d’un trou noir est si forte que, alors que celui-ci tourne, il entraine avec lui l’espace environnant. Le bord de ce trou est appelé l’horizon des évènements. Tout matériel traversant l’horizon des évènements est tiré dans le trou noir. La matière prise au piège s’accumule dans un disque d’accrétion, où le frottement la réchauffe et l’amène à émettre des rayons X.

Risaliti et ses collègues ont mesuré les rayons X, du centre de NGC 1365, pour déterminer où se trouvait le bord interne du disque d’accrétion. L’orbite circulaire stable, le point de non-retour du disque, dépend de la rotation du trou noir. Alors qu’un trou noir en rotation déforme l’espace, la matière du disque peut se rapprocher du trou noir avant d’y être aspirée.

Les astronomes veulent connaitre les détails de la rotation du trou noir, pour plusieurs raisons. La première est physique, seulement deux nombres définissent un trou noir : celui de la masse et du spin. En connaissant ces deux chiffres, vous apprendrez tout ce qu’il y a à savoir sur le trou noir. Plus important encore, le spin du trou noir donne des indices sur son passé et, par extension, l’évolution de la galaxie qui l’héberge.

Les scientifiques mesurent les taux de rotation de trous noirs supermassifs en étendant la lumière de rayon X dans différentes couleurs. La lumière provient des disques d’accrétion qui tourbillonnent autour des trous noirs, comme le montrent ces deux représentations artistiques. nustar-spin-trou noir

Bien que le trou noir de NGC 1365 est actuellement aussi massif que plusieurs millions de soleils, il n’est pas né ainsi. Il a grandi au fil des milliards d’années par l’accrétion d’étoiles et de gaz et en fusionnant avec d’autres trous noirs.

Le spin résulte d’un transfert du moment angulaire… comme jouer sur une balançoire pour enfants. Si vous donnez un coup de pied aléatoirement pendant que vous vous balancez, vous ne monterez pas très haut. Mais si vous donnez un coup de pied au début de chaque phase descendante, vous irez de plus en plus haut, vous ajoutez au moment angulaire. De même, si le trou noir a augmenté de façon aléatoire en tirant de la matière dans toutes les directions, son spin sera faible.Comme le spin du trou noir de NGC 1365 est si proche du maximum possible, il a dû se former à travers une "accrétion ordonnée” plutôt que de multiples évènements aléatoires. L’étude d’un trou noir supermassif permet également, aux scientifiques, de tester la théorie d’Einstein, de la relativité générale, dans des conditions extrêmes. La relativité décrit comment la gravité affecte la structure de l’espace-temps et celui-ci ne peut être que plus perturbé dans le voisinage immédiat d’un trou noir.

L’équipe a également d’autres observations de NGC 1365 qu’ils étudieront pour déterminer comment les conditions, autres que le changement du spin du trou noir, varient au fil du temps. Ces données sont en cours d’analyse. Dans le même temps, d’autres équipes observent plusieurs autres trous noirs supermassifs avec le NuSTAR et XMM-Newton.

Cette recherche est publiée dans le 28 février de la revue Nature : A rapidly spinning supermassive black hole at the centre of NGC 1365.

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5 Réponses à “La vitesse de rotation d’un trou noir s’approche de celle de la lumière”

  1. 1 mars 2013 at 18 h 10 min #

    Merci pour ce super article dont je vais relayer en lien sur mon site ! ;)

  2. 1 mars 2013 at 21 h 23 min #

    Merci beaucoup pour cette information Fascinante !

  3. Wevian
    2 mars 2013 at 10 h 46 min #

    Ce site est rempli de super articles ! Il mérite vraiment d’être connu..

  4. DJL 93VIDEO
    4 mars 2013 at 6 h 29 min #

    Très intéressant … merci pour l’article …

    Les trous noirs sont la solution que l’univers a trouver pour démeller la matière afin qu’elle redevienne matière noire (lumière pour les spirituels) … quand le dernier grain de matière de l’univers aura disparu dans un trou noir, l’univers redeviendra ce lac sans remou qu’il était avant le big-bang … avant le temps et l’espace …

  5. libre cours
    17 juillet 2013 at 19 h 03 min #

    Quelle est la relation entre la vitesse de rotation et la vitesse de libération d’un trou noir?(cette dernière étant supérieure à celle de la lumière,puisque même la lumière est engloutie par le trou).

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