Un drôle de trou noir très mal aligné
Les trous noirs pourraient bien être le phénomène le plus fascinant de l’Univers, et les scientifiques ne cessent d’en découvrir davantage sur leur fonctionnement et leur comportement, y compris sur la façon dont ils sont créés.
Une nouvelle étude portant sur un trou noir exceptionnellement mal aligné, situé à quelque 10 000 années-lumière de la Terre, offre un exemple qui remet en question la théorie établie sur la formation des trous noirs.
GIF d’entête : représentation artistique du système binaire à rayons X MAXI J1820+070 contenant un trou noir (petit point noir au centre du disque gazeux) et une étoile compagne. Un jet étroit est dirigé le long de l’axe de rotation du trou noir, qui est fortement désaligné par rapport à l’axe de rotation de l’orbite. (R. Hynes/ Université de Turku)
L’angle de ce trou noir en particulier, dans le système MAXI J1820+070, suggère qu’il existe des forces qui n’ont pas encore été prises en compte lors de la formation des trous noirs, des forces qui font que ce trou noir particulier est complètement décalé par rapport au système qui l’entoure.
MAXI J1820+070 est un système binaire X, ce qui signifie qu’il comporte une étoile et un trou noir tournant l’un autour de l’autre. Normalement, leurs axes de rotation devraient être alignés et perpendiculaires au plan orbital.
Ce n’est pas le cas de MAXI J1820+070. Les chercheurs ont découvert que l’axe de rotation du trou noir était incliné d’au moins 40 degrés par rapport au plan orbital du système. C’est surprenant, car ces angles devraient correspondre, ou presque, dans la majorité des scénarios.
Représentation artistique du système MAXI J1820+070. (Patat et col./ Science)
Les modèles utilisés par les astronomes pour mesurer et évaluer les trous noirs reposent sur le fait que l’alignement sur l’axe de rotation est horizontal. Si ce n’est pas le cas dans certains systèmes, notre conception des trous noirs doit être révisée et d’autres mesures doivent être recalculées.
Selon les chercheurs dans leur étude publiée (lien plus bas) :
Nos résultats démontrent la nécessité de traiter l’angle de désalignement comme un paramètre libre lors de la mesure des masses et des spins des trous noirs.
Les chercheurs ont utilisé des observations polarimétriques optiques pour effectuer les relevés, des mesures du rayonnement optique et des rayons X provenant du disque d’accrétion, la matière tourbillonnante qui se rassemble autour du trou noir lorsqu’il arrache de la masse à son étoile compagne.
Le fait que ce relevé de 40 degrés soit si déformé suggère que quelque chose s’est produit au tout début de la création du trou noir, avant que le système n’ait eu le temps de se redresser. En d’autres termes, il s’agit probablement d’un phénomène lié au processus de formation, bien que les chercheurs n’en soient pas encore certains.
On pense déjà que les trous noirs reçoivent ce qu’on appelle des “poussées natales” (natal kicks ou Pulsar kick) lorsqu’ils sont créés par des explosions stellaires géantes, impulsions qui peuvent parfois briser le système. Il semble maintenant que la même poussée puisse créer un trou noir mal aligné, ou que quelque chose d’autre se produise dans le processus de formation qui n’avait pas encore envisagé.
L’idée selon laquelle l’alignement des trous noirs pourrait être plus difficile que nous le pensions a déjà été proposée auparavant, mais le trou noir de MAXI J1820+070 offre davantage de preuves et une interprétation directe de la façon dont il pourrait être désaligné.
Les astronomes Ferdinando Patat, de l’Observatoire européen austral (ESO), et Michela Mapelli, de l’université de Padoue, en Italie, n’ont pas participé à cette nouvelle étude, mais ont rédigé un commentaire à son sujet.
Selon Patat et Mapelli :
L’étude remet profondément en question la compréhension actuelle de la manière dont les trous noirs peuvent se former et indique la présence d’une puissante poussée produite par la supernova qui a généré le trou noir.
L’étude publiée dans Science : Black hole spin–orbit misalignment in the x-ray binary MAXI J1820+070 et présentée sur le site de l’université de Turku : Death Spiral: a Black Hole Spins on Its Side.
