Les astronomes découvrent pourquoi un système binaire de trous noirs a le hoquet

Astronomers discover why a binary black hole system has the hiccups

Remise en contexte: Les systèmes binaires composés d’un trou noir supermassif et d’une singularité beaucoup plus petite en orbite autour de lui sont cruciaux pour l’étude des événements d’ondes gravitationnelles. Leur détection est cependant extrêmement difficile. Une configuration binaire récemment découverte pourrait aider à identifier des candidats potentiels pour les systèmes binaires de trous noirs.

Dans une galaxie située à 800 millions d’années-lumière de la Terre, se trouve un trou noir supermassif qui est resté relativement silencieux jusqu’en décembre 2020. À l’époque, les astronomes ont détecté un faible éclat de « lumière » dans la partie des rayons X du spectre électromagnétique. L’explosion s’est produite à un intervalle inhabituellement régulier, tous les 8,5 jours.

Selon l’équipe internationale d’astronomes qui a étudié le cas, ce phénomène particulier ressemblait à une sorte de « hoquet » cosmique. Une étude récemment publiée explique que ces ratés périodiques sont très probablement causés par deux trous noirs en orbite l’un autour de l’autre, la plus petite singularité entrant en collision avec le disque d’accrétion du trou noir supermassif au centre de la galaxie lointaine.

Dheeraj « DJ » Pasham, chercheur au MIT et co-auteur de l’article, a noté que le télescope à rayons X NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) à bord de la Station spatiale internationale a joué un rôle crucial dans l’étude de l’apparition de ces hoquets cosmiques. Pasham a utilisé le temps qui lui était imparti pour focaliser le télescope sur la galaxie émettant le sursaut de rayons X.

Les astronomes decouvrent pourquoi un systeme binaire de trous noirs

Après avoir collecté quatre mois de données, le chercheur a observé la période d’immersion de 8,5 jours des radiations hautement énergétiques. « C’était presque comme si la luminosité d’une étoile diminuait lorsqu’une planète passait devant elle », a déclaré Pasham, « mais dans ce cas, le niveau de luminosité d’une galaxie entière était affecté. »

Inspiré par une théorie publiée par des physiciens tchèques selon laquelle un trou noir supermassif aurait un compagnon en orbite plus petit, Pasham a effectué des simulations avec ses propres données collectées via l’observatoire NICER. Les données soutiennent la théorie tchèque, mais le mystère de l’apparition soudaine des sursauts de rayons X en décembre 2020 reste entier.

Les chercheurs suggèrent maintenant que les éclats de lumière ont été provoqués par un « événement de perturbation de marée » (TDE), un cataclysme cosmique impliquant une étoile attirée par l’influence gravitationnelle du trou noir puis déchirée en lambeaux. Le TDE a fourni suffisamment de matière pour enrichir le faible disque d’accrétion autour du trou noir supermassif, qui, à son tour, était perturbé par le plus petit trou noir traversant le disque.

Pasham suggère maintenant que ces systèmes de trous noirs binaires inhabituels pourraient être des phénomènes relativement courants dans le cosmos.

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