Trou noir en rotation qui frôle les limites de vitesse

[morjane]

Deux données majeures intéressent les astrophysiciens qui étudient les trous noirs, ces formidables avaleurs de matière et de lumière : leur masse et leur vitesse de rotation sur eux-même. Une équipe américaine a réussi à mesurer la vitesse de rotation de trois trous noirs stellaires et en a ainsi repéré un dont la rotation propre s’élève à 950 tours par seconde. Une valeur qui s’approche dangereusement des limites de la théorie.

Les gaz et la matière qui sont en orbite autour d’un trou noir tournent de plus en plus vite et leur température augmente tellement qu’ils émettent de puissants jets de rayons X avant de tomber et disparaître au cœur du trou noir. D’après les prédictions de la théorie de la relativité, ce rayonnement ne peut se produire qu’à une certaine distance du centre du trou noir, sinon le gaz tombe trop vite pour pouvoir produire un rayonnement. La zone située à cette distance, ou rayon, est appelée l’horizon du trou noir.

Jeffrey McClintock et Ramesh Narayan (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA) ont utilisé le télescope RXTE (Rossi X-Ray Timing explorer) pour étudier les rayons X émis à l’horizon des trous noirs. Plus le rayon est court, plus la vitesse de rotation est élevée. Selon la théorie, cette rotation propre ne pourrait pas dépasser 1.150 tours par seconde. Avec 950 tours, le trou noir stellaire observé par les chercheurs est très proche de cette limite.

D’où lui vient une telle énergie? McClintock et Narayan suggèrent que ces trous noirs héritent de la vitesse de rotation acquise par l’étoile avant de s’effondrer et de leur donner naissance.

Ces travaux sont publiés dans la revue Astrophysical Journal du 20 novembre.

Représentation d’un disque d’accrétion en orbite autour d’un trou noir avec, près du centre, les jets de rayons X (le bulbe). (David A. Aguilar /CfA)



Pour aller plus loin: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Par AP

[absent]

950 tours par seconde

c'est gigantesque pour un corp aussi massif qu'un trou noir !

merci morjane pour l'info

Voila un autre laboratoire relativiste naturel :

Le télescope spatial Chandra dévoile un flipper cosmique relativiste

Pour la première fois, des astronomes ont cartographié l'accélération des électrons de rayons cosmiques dans un vestige de supernova. Leur carte démontre que cette accélération est proche de la valeur théorique maximum. Cette découverte est un indice fort pour prouver que les restes de supernovae sont des sites privilégiés "d'énergisation" des particules chargées.

Cassiopée A, le plus jeune débris de supernova de la Voie Lactée, vue par l'observatoire spatial Chandra

La carte a été réalisée à partir d'une image de Cassiopée A (Cas A, voir aussi notre news), un vestige âgé d'un peu plus de 300 ans, produit par la mort explosive d'une étoile massive. La nouvelle étude prouve que ce débris de supernova agit comme un flipper relativiste en accélérant des électrons vers d'énormes énergies. Les arcs bleus de l'image montrent l'onde de choc en expansion aux endroits où l'accélération se produit. Les autres couleurs dans l'image montrent les débris résultants de l'explosion échauffés à plusieurs millions de degrés.

Les astronomes ont utilisé ces données pour élaborer une carte de l'accélération des électrons dans un débris de supernova. Leur analyse prouve que les électrons sont accélérés pratiquement à la limite théorique maximum dans certaines régions de Cas A. Les protons et les ions, qui constituent le gros des rayons cosmiques, étant accélérés de la même façon que les électrons, cette découverte conforte l'idée que les vestiges de supernovae sont des sources importantes de rayons cosmiques.

Carte d'accélération de Cas A Cette figure montre les régions où des émissions de rayons X sont générées par des électrons accélérés lorsqu'ils franchissent les fronts de choc

Les scientifiques pensent que les particules chargées sont dispersées ou rebondissent sur les champs magnétiques emmêlés de l'onde de choc, qui agissent comme les bumpers d'un flipper. Les particules sont accélérées lorsqu'elles franchissent le front de l'onde. Les scientifiques pensent qu'il a fallu environ 200 ans – plus de la moitié de l'âge de Cas A – pour accélérer les électrons jusqu'aux énergies des rayons cosmiques dans les parties les plus lentes des chocs, mais seulement 50 ans dans les régions d'accélération maximum.

Source: Chandra News
Illustrations: NASA/CXC/MIT/UMass Amherst/M.D.Stage et al.

[Thirga.ounevdhou]

Gigantesque et surprenant ! et qui reste aussi relativement minuscule par rapport l'immensité de l'univers ...

Merci pour les belle images.

[Thirga.ounevdhou]

Une belle image pour le sujet :



Disques de gaz gravitant autour de trous noirs,
avec émission de rayons X depuis la région intérieure lumineuse.
Pour un trou noir qui n'est pas en rotation (à gauche), le rayon intérieur est grand.
Pour le trou noir en rotation (à droite), le gaz peut graviter très près
de l'horizon des événements, et le rayon est beaucoup plus petit