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Les scientifiques détectent des changements rapides dans un trou noir qui peuvent expliquer les sursauts gamma

trou noir

Crédits: CC0 Public Domain

Certains des trous noirs les plus massifs et les plus éloignés de l'univers émettent une énorme quantité de rayonnement extraordinairement énergétique appelé rayons gamma. Ce type de rayonnement se produit, par exemple, lorsque la masse est convertie en énergie lors de réactions de fission qui exécutent des réacteurs nucléaires sur Terre. Mais dans le cas des trous noirs, le rayonnement gamma est encore plus énergétique que celui produit dans les réacteurs nucléaires et est le produit de processus très différents; là, les rayons gamma sont créés par des collisions entre rayons lumineux et particules hautement énergétiques nées au voisinage des trous noirs au moyen de mécanismes encore mal connus.


À la suite de ces collisions entre la lumière et la matière, les particules énergétiques donnent presque toute leur impulsion aux rayons lumineux et les transforment en rayonnement gamma qui finit par atteindre la Terre.

La communauté scientifique astronomique soupçonne que ces collisions se produisent dans des régions imprégnées de champs magnétiques puissants soumis à des processus très variables, tels que la turbulence et les reconnexions magnétiques – des champs magnétiques qui fusionnent, libérant une quantité étonnante d'énergie – qui pourraient se produire dans les jets de matière expulsée par les trous noirs. Mais sonder ces champs magnétiques à des milliards d'années-lumière de la Terre nécessite des appareils très sensibles et de trouver le moment exact où l'émission de haute énergie a lieu.

C'est précisément ce que l'équipe de recherche dirigée par Iván Martí-Vidal, chercheur CIDEGENT du gouvernement valencien à l'Observatoire astronomique et au Département d'astronomie de l'Université de Valence, et principal auteur de ce travail, a réalisé. Cette équipe a utilisé l'ALMA (Atacama Large Millimeter Array), le télescope le plus sensible au monde aux longueurs d'onde millimétriques, pour obtenir des informations précises sur les champs magnétiques d'un trou noir éloigné, à un moment où les particules énergétiques produisaient une énorme quantité de gamma radiation.

Dans un article récemment publié dans Astronomie et astrophysique, les scientifiques rapportent des observations du trou noir appelé PKS1830-211, situé à plus de 10 milliards d'années-lumière de la Terre. Ces observations démontrent que les champs magnétiques de la région où se produisent les particules les plus énergétiques du jet du trou noir changeaient de structure notamment dans un intervalle de temps de quelques minutes seulement.

"Cela implique que les processus magnétiques sont originaires de régions très petites et turbulentes, comme le prédisent les principaux modèles de production de rayons gamma dans les trous noirs, qui relient la turbulence au rayonnement gamma", explique Iván Martí-Vidal. "D'un autre côté, les changements que nous avons détectés ont eu lieu lors d'un épisode de rayons gamma très puissant, ce qui nous permet de les relier de manière robuste à l'émission de haute énergie. Tout cela nous rapproche un peu plus de la compréhension de l'origine de la le rayonnement le plus énergétique de l'univers ", ajoute-t-il.

Interférométrie et nouveaux algorithmes

Pour analyser ces données, l'équipe de Martí-Vidal a utilisé une technique d'analyse avancée qui leur permet d'obtenir des informations sur des sources en évolution rapide à partir d'observations interférométriques, telles que celles obtenues avec ALMA. "L'interférométrie nous donne le pouvoir d'observer l'univers avec un niveau de détail inégalé; en fait, c'est la technique sur laquelle le télescope Event Horizon (EHT) est également basé, qui a récemment obtenu la première image d'un trou noir", explique Martí-Vidal. "Une partie de notre projet CIDEGENT est, en effet, dédiée au développement d'algorithmes comme celui que nous avons utilisé dans ces observations ALMA, mais applicables à des données beaucoup plus complexes comme celles de l'EHT, ce qui nous permettrait de reconstruire, dans un dans un futur proche, des «films» de trous noirs, au lieu de simples images », explique l'astronome de l'Université de Valence.

Alejandro Mus, chercheur prédoctoral CIDEGENT au Département d'astronomie UV et co-auteur de l'article, développe sa thèse de doctorat dans ce domaine. "Dans le cadre du projet EHT, de nombreux experts de plusieurs institutions travaillent contre la montre pour résoudre le problème de la variabilité rapide des sources", explique Mus. "Pour le moment, l'algorithme que nous avons développé fonctionne avec les données ALMA et nous a déjà permis d'obtenir des informations clés sur l'évolution des champs magnétiques associés au PKS1830-211 à des échelles de quelques dizaines de minutes. Nous espérons pouvoir contribuer prochainement à l'EHT avec les algorithmes les plus sophistiqués sur lesquels nous travaillons », conclut-il.


Les jets Quasar sont des accélérateurs de particules de plusieurs milliers d'années-lumière


Plus d'information:
I. Marti-Vidal et al. Observations ALMA de polarisation complète du PKS 1830−211 lors de son éruption record de 2019, Astronomie et astrophysique (2020). DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202038094

Fourni par
Asociacion RUVID

Citation:
Les scientifiques détectent des changements rapides dans un trou noir qui peuvent expliquer les sursauts gamma (2020, 2 juillet)
récupéré le 2 juillet 2020
depuis https://phys.org/news/2020-07-scientists-rapid-black-hole-gamma-ray.html

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