Un trou noir qui renvoie la lumière sur lui-même comme un boomerang
Une nouvelle étude contredit ce que beaucoup de personnes pensent des trous noirs, que rien ne peut échapper à son attraction gravitationnelle, pas même la lumière. Si cela est vrai pour la lumière et d’autres matériaux à proximité immédiate du trou noir, à partir de l’horizon des évènements, un peu plus loin dans le disque d’accrétion, le disque de matière qui entoure le trou noir, une partie de la lumière s’échappe.
Les différentes “structures” d’un trou noir supermassif (Jet relativiste, horizon des évènements, disque d’accrétion, singularité). (NASA)
Une partie cède à l’attraction monstrueuse du trou noir, fait demi-tour, puis rebondit finalement sur le disque et s’échappe. C’est un phénomène qui avait été prédit par les scientifiques, mais pas encore confirmé par des observations.
Selon Riley Connors, auteur principal de la nouvelle étude et chercheur postdoctoral au California Institute of Technology (Caltech/ Etats-Unis) :
Nous avons observé que la lumière provenant de très près du trou noir tente de s’échapper, mais qu’elle est plutôt attirée vers l’arrière par le trou noir comme un boomerang. C’est quelque chose qui avait été prédit dans les années 1970, mais qui n’avait pas été démontré jusqu’à présent.
Cette illustration montre comment une partie de la lumière provenant d’un disque autour d’un trou noir est renvoyée sur le disque lui-même en raison de la gravité du monstrueux trou noir. La lumière est ensuite réfléchie sur le disque. (NASA/ JPL-Caltech/ R. Hurt (IPAC)/ R. Connors (Caltech))
Ces nouvelles découvertes ont été rendues possibles grâce à l’analyse des observations archivées de la mission RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) de la NASA, qui s’est achevée en 2012. Les chercheurs ont notamment examiné un trou noir qui est orbité par une étoile semblable au soleil. Ensemble, la paire est appelée XTE J1550-564. Le trou noir « se nourrit » de cette étoile, en attirant de la matière sur une structure plate autour d’elle, le disque d’accrétion. En examinant de près les rayons X provenant du disque alors que la lumière s’oriente en spirale vers le trou noir, l’équipe a trouvé des traces indiquant que la lumière avait été repliée vers le disque et réfléchie.
Selon le coauteur de l’étude Javier Garcia, professeur assistant de recherche en physique à Caltech :
Le disque s’illumine essentiellement de lui-même. Les théoriciens avaient prédit quelle fraction de la lumière se replierait sur le disque, et maintenant, pour la première fois, nous avons confirmé ces prédictions.
Les scientifiques affirment que ces nouveaux résultats offrent une autre confirmation indirecte de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, et qu’ils aideront également à mesurer à l’avenir la vitesse de rotation des trous noirs, un phénomène encore mal compris.
Selon Connors :
Comme les trous noirs peuvent potentiellement tourner très vite, ils ne font pas que courber la lumière, mais la tordent. Ces observations récentes sont une autre pièce du puzzle qui consiste à essayer de comprendre à quelle vitesse tournent les trous noirs.
L’étude publiée dans The Astrophysical Journal : Evidence for Returning Disk Radiation in the Black Hole X-ray Binary XTEJ1550-564 et présentée sur le site du Caltech : Black Hole Bends Light Back on Itself.