Le champ magnétique entourant le trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée a été observé pour la première fois. Les astronomes utilisant le Télescope d'horizon d'événement (EHT) ont été surpris par le caractère ordonné du champ qui existe dans l'environnement extrêmement violent entourant le trou noir Sagittarius A*. L’étude pourrait permettre de mieux comprendre le rôle crucial que joue le champ magnétique dans la façon dont le trou noir se nourrit de la matière environnante.
C’est la deuxième fois que l’EHT observe le champ magnétique d’un trou noir supermassif. En 2021, il a détecté le champ du trou noir au centre de la galaxie Messier 87 (M87).
On pense que les trous noirs supermassifs sont entourés de plasma qui tourbillonne dans les abysses gravitationnels. Cela crée un champ magnétique puissant, qui peut ensuite interagir avec le matériau entrant. Ce matériau accélérateur émet de grandes quantités de rayonnement, notamment des ondes radio polarisées par le champ magnétique local.
Réseau mondial
L'EHT est un réseau mondial de radiotélescopes capables de mesurer cette polarisation et donc de cartographier le champ magnétique entourant un trou noir.
Sagittaire A* pèse environ 6.6 millions de masses solaires, ce qui est mille fois moins massif que le gargantuesque M87. Malgré cette énorme différence, les astronomes de l'EHT ont été surpris par la similitude des champs magnétiques des deux objets.
"Nous nous attendions à trouver une signature du champ magnétique simplement parce que nous savons que le Sagittaire A* se nourrit toujours, mais très lentement", explique Ziri Younsi de l'University College London, qui est membre de l'équipe EHT. "Ce que nous n'avions pas prévu, c'est que le modèle de polarisation serait si similaire en termes de morphologie à celui de M87."
Tous les trous noirs supermassifs qui accumulent de la matière devraient avoir un champ magnétique intégré dans leurs disques d'accrétion. Le champ est ancré dans le plasma juste à l’extérieur de l’horizon des événements et est ensuite amplifié par la rotation du trou noir. Le trou noir M87 est très actif avec un grand disque d’accrétion de plasma, comparé au Sagittaire A*.
Contrôler le flux
Les champs magnétiques des deux objets ont des lignes de champ magnétique dans des configurations de type vortex (voir figure). Plus les lignes sont proches les unes des autres, plus le champ magnétique est fort et organisé. Younsi estime que l’intensité du champ magnétique du Sagittaire A* est comparable à celle d’un aimant de réfrigérateur. Bien que cela puisse paraître peu, il est suffisamment puissant pour affecter l’afflux de plasma en accumulation, aidant ainsi à contrôler la façon dont le trou noir se nourrit.
L’apparente similitude dans les structures des deux champs magnétiques amène certains astronomes à s’interroger sur d’autres similitudes possibles.
Le trou noir de M87 l'est notamment pour son jet relativiste. Il s'agit d'un faisceau de particules étroitement collimaté qui est balayé du disque d'accrétion par le champ magnétique et accéléré vers l'extérieur jusqu'à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Un jet est visible le long de l'axe de rotation de l'objet et il est possible qu'un autre s'étende dans la direction opposée.
Compte tenu de la similitude de la structure magnétique, il est possible que Sagittaire A* puisse également héberger des jets relativistes qui n'ont jusqu'à présent pas été détectés.
Bulles mystérieuses
En effet, ces jets pourraient être à l’origine des mystérieuses bulles de Fermi de la Voie lactée. Il s’agit de deux énormes panaches de particules chargées qui s’élèvent à 25,000 XNUMX années-lumière au-dessus et au-dessous du plan de la galaxie. Estimés âgés de quelques millions d’années seulement, ils proviennent du centre galactique, mais leur cause est incertaine.
Cependant, Younsi souligne qu'un jet est fortement collimaté, alors que les bulles de Fermi s'étendent sur une zone plus large et ressemblent presque à une explosion. Et s’il juge « curieuses » les similitudes entre les deux trous noirs, Younsi raconte Monde de la physique de son scepticisme quant à la présence d'un jet dans le trou noir de notre galaxie.
"On pourrait prendre une certaine liberté et surinterpréter cela et dire que c'est peut-être une preuve qu'il pourrait y avoir un avion à réaction", dit-il. "Ou il se pourrait que nous ayons besoin de meilleures données à l'avenir avec une résolution plus élevée et peut-être verrons-nous que le modèle de polarisation change un peu."
Changement rapide
M87 se trouve à 53 millions d’années-lumière et son disque d’accrétion de trous noirs est énorme, donc ces deux facteurs signifient que nous ne le voyons pas beaucoup changer sur de courtes périodes de temps. Sagittaire A* est beaucoup plus proche de nous, à une distance d'environ 26,000 XNUMX années-lumière, et son disque d'accrétion beaucoup plus petit signifie que l'EHT peut voir le disque d'accrétion changer au fil des minutes et des heures.
La première image de Sagittarius A* (luminosité, pas polarisation), publiée en 2022, était donc une vue moyennée dans le temps du trou noir, et Younsi souligne que ce pourrait être simplement une coïncidence si l'image moyenne dans le temps du trou noir le champ magnétique ressemble à celui de M87, ce qui signifie que les recherches de jets pourraient être vaines.
"Le Sagittaire A* évolue très rapidement, il y a donc beaucoup plus d'incertitude dans la structure vue sur l'image", explique Younsi. « Nous avons besoin d'une surveillance à long terme, car ce que nous observons actuellement pourrait simplement être un hasard qui ressemble à M87 et qui, en réalité, n'est pas représentatif de l'état général moyenné dans le temps. Il se pourrait que cette image change beaucoup dans les prochaines années.»
Si le temps le permet, l'EHT observe le Sagittaire A* chaque année, la dernière fois en avril. Il continue également de surveiller le trou noir de M87 et tente de détecter des trous noirs supermassifs dans d'autres galaxies. Plus nous observerons de trous noirs, plus nous saurons si le trou noir de Sagittarius A* et M87 sont réellement des exemples typiques.
Les observations sont décrites dans deux articles dans le Les lettres du journal astrophysique. Un papier couvre les mesures de polarisation et l'autre décrit leurs implications.
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- La source: https://physicsworld.com/a/milky-ways-supermassive-black-hole-has-a-surprising-magnetic-personality/
