Quand un trou noir danse, l'univers écoute en rayons X !

Le télescope spatial XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne a récemment détecté des variations rapides des rayons X émanant des bords d'un trou noir supermassif situé au centre d'une galaxie voisine. Ces observations bouleversent notre compréhension actuelle des comportements des trous noirs, en révélant des mécanismes d'accrétion de matière inattendus, et pourraient également suggérer une source potentielle d’ondes gravitationnelles que la future mission LISA de l’ESA pourrait déceler.

Le processus d'accrétion et le rôle de la couronne

Lorsqu'un trou noir attire de la matière, celle-ci forme un disque d'accrétion en spirale autour de lui. Le gaz de ce disque s'échauffe et émet principalement des rayons ultraviolets (UV). Ces rayons UV interagissent avec une couronne de plasma entourant le trou noir, gagnant en énergie pour devenir des rayons X, que le télescope XMM-Newton peut détecter.

Observations de 1ES 1927+654

Depuis 2011, XMM-Newton suit le trou noir supermassif connu sous le nom de 1ES 1927+654. En 2018, une éruption majeure a perturbé son environnement, entraînant la disparition temporaire de la couronne de rayons X, qui est finalement revenue à la normale début 2021. En juillet 2022, XMM-Newton a observé des variations significatives dans l’émission de rayons X, avec des oscillations d’environ 10% sur des intervalles de temps allant de 400 à 1000 secondes. Ces oscillations quasi-périodiques sont extrêmement rares chez les trous noirs supermassifs. Selon Megan Masterson, doctorante au Massachusetts Institute of Technology (MIT), cela représente le premier signe d’un phénomène inhabituel.

Hypothèse d'une naine blanche en orbite

Ces oscillations pourraient indiquer la présence d'un objet massif, tel qu'une naine blanche d'environ 0,1 masse solaire, en orbite rapide dans le disque d'accrétion, se rapprochant lentement du trou noir. Les calculs ont prédit que cet objet serait englouti par le trou noir le 4 janvier 2024. Cependant, en mars 2024, XMM-Newton a constaté que les oscillations persistaient avec une fréquence accrue, suggérant que la naine blanche en orbite résistait à l'engouffrement. Les chercheurs ont même envisagé que la couronne de plasma elle-même puisse osciller, remettant en question leur modèle initial.

Nouvelle interprétation : interaction entre deux naines blanches

Les astrophysiciens ont également observé des paires de naines blanches qui se rapprochent, où l'une transfère de la matière à l'autre, ralentissant ainsi leur fusion. Ils ont proposé qu'un phénomène similaire pourrait se produire ici, avec une naine blanche perturbant le disque d'accrétion du trou noir, retardant son absorption. Ce modèle ouvre de nouvelles perspectives sur le comportement complexe des objets astrophysiques.

Perspectives futures avec LISA

Cette recherche met en lumière l’impact significatif des interactions entre les trous noirs et leur environnement. La mission LISA de l’ESA, prévue pour détecter les ondes gravitationnelles, pourrait révéler d’autres informations sur ces phénomènes, offrant des perspectives précieuses sur les mécanismes d’accrétion et sur d’éventuelles sources d’ondes gravitationnelles. Ces avancées sont essentielles pour approfondir notre compréhension et explorer davantage les mystères de l'univers.

Cet article illustre les découvertes fascinantes réalisées grâce au télescope XMM-Newton, révélant les mystères des trous noirs et de leurs environnements. L'importance de la recherche spatiale pour appréhender les phénomènes extrêmes de l'univers est capitale, tout en ouvrant la voie à de futures missions comme LISA qui pourraient révolutionner notre compréhension de la cosmologie.