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Une nouvelle découverte confirme des prédictions faites il y a 13 ans à propos des trous noirs

Avery Broderick et Avi Loeb ont publié en 2005 et 2006 des articles prédisant le comportement de « points chauds » autour des trous noirs. L’instrument GRAVITY vient d’observer la confirmation de ces prédictions au centre de notre galaxie.

La récente détection de sursauts de rayonnement au voisinage de trous noirs a prouvé une théorie — dont l’un des auteurs est Avery Broderick, chercheur à l’Institut Périmètre — sur la croissance des trous noirs et la manière dont ils absorbent de la matière.

Avery Broderick à l'Institut Périmètre
L’astrophysicien Avery Broderick est titulaire de la chaire Famille-Delaney-John-Archibald-Wheeler à l’Institut Périmètre.

« C’est extrêmement enthousiasmant de voir nos idées théoriques correspondre à la réalité et de constater qu’il est possible d’observer ce genre de sursauts » [traduction], a déclaré M. Broderick, professeur associé à l’Institut Périmètre et professeur à l’Université de Waterloo, qui a prédit l’existence de ces sursauts il y a 13 ans avec son collaborateur Avi Loeb.

L’équipe chargée de l’instrument d’observation GRAVITY a décrit en détail la détection de 3 points chauds visuels, ou sursauts de rayonnement, émanant du trou noir baptisé Sagittaire A* (ou Sgr A*), situé au centre de la Voie lactée. L’équipe a détecté une oscillation d’émissions venant de ces sursauts, ce qui a permis aux scientifiques de découvrir l’orbite de croissance, appelée disque d’accrétion, du trou noir lui-même.

L’idée d’utiliser les émissions de points chauds visuels pour cartographier le comportement de trous noirs a été suggérée pour la première fois par MM. Broderick et Loeb en 2005, alors que les deux travaillaient au Centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian.

Leur article publié en 2005 et un article de suivi publié en 2006 présentaient des modèles informatiques et la proposition des auteurs selon laquelle ces sursauts sont dus à la convergence de 2 phénomènes extrêmes : la courbure de la lumière autour du trou noir et la production de points chauds par des reconfigurations magnétiques (phénomène dit de reconnexion magnétique), qui accélèrent des particules chargées à des vitesses relativistes autour de Sgr A*. Les auteurs ont montré comment les points chauds pourraient servir de sondes visuelles pour préciser des structures au sein du disque d’accrétion et dans l’espace-temps lui-même.

« Les trous noirs sont les maîtres gravitationnels de leur domaine, et tout ce qui s’en approche trop près est mélangé dans un disque ultrachaud de plasma qui les entoure, a déclaré M. Broderick. La matière emprisonnée au voisinage du trou noir se dirige ensuite vers l’horizon des événements — point au-delà duquel même la lumière ne peut s’affranchir de l’intense gravité —, et le trou noir l’absorbe par des mécanismes qui ne sont pas encore totalement compris.

« Nous pensions que si les échelles temporelles des sursauts étaient voisines des échelles temporelles orbitales autour des trous noirs, elles pourraient représenter des caractéristiques du disque d’accrétion et nous aider à comprendre le comportement et la croissance des trous noirs. » [traduction]

L’article publié aujourd’hui dans la revue Astronomy and Astrophysics rapporte la détection des sursauts émanant de Sgr A* réalisée cette année à l’aide du Très Grand Télescope de l’Observatoire européen austral, au Chili. Même si les points chauds n’ont pas pu être parfaitement identifiés à l’aide du télescope, l’équipe chargée de l’instrument GRAVITY a reconnu l’oscillation d’émissions venant de ces sursauts alors que les points chauds correspondants étaient en orbite autour du trou noir supermassif.

 

Simulation d’un point chaud tournant autour de Sgr A*, réalisée par Avery Broderick et ses collaborateurs :

 

Simulation montrant une synthèse des signaux radio, infrarouges centraux et lumineux d’un point chaud tournant autour d’un trou noir :

 

Vidéo du New York Times<2m> sur Sagittaire A* :


En orbite autour d’un trou noir

 

Entrevue avec Avery Broderick à propos de ces nouvelles recherches :

La découverte de points chauds confirme une théorie sur les trous noirs…
Avery Broderick
Professeur de physique et d’astronomie
… et de temps à autre se glisse un peu de clarté,

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