Des astronomes ont observés deux trous noirs supermassifs tournant l'un autour de l'autre dans une valse cosmique intense, révélée par des jets de matière présentant d'étonnantes torsades. L'équipe a utilisé le Télescope Event Horizon pour capturer des images démontrant des structures hélicoïdales inédites au sein de ces éjections.
Le quasar OJ287, situé à environ 1,6 milliard d'années-lumière, abrite probablement une paire de trous noirs supermassifs. Au cours d'une campagne d'observation en avril 2017, le réseau de télescopes a permis de distinguer deux ondes de choc distinctes se propageant à des vitesses différentes dans le jet.
Images du jet torsadé de matière OJ287 éruptant d'un trou noir lointain vu par l'EHT.
Crédit: EHT Collaboration / E. Traianou
Le Télescope Event Horizon, célèbre pour ses clichés pionniers de trous noirs comme M87* et Sagittarius A*, démontre ainsi son utilité au-delà de la simple imagerie. Selon les chercheurs, cet instrument permet de progresser dans la physique des jets, en différenciant les effets géométriques des processus physiques réels. Cette méthodologie autorise une comparaison plus précise entre les modèles théoriques et les données observées.
Par ailleurs, les observations ont mis en lumière des instabilités de Kelvin-Helmholtz. Celles-ci sont causées par l'importante différence de vitesse entre le jet, filant presque à la vitesse de la lumière, et la matière environnante bien plus lente. Ces instabilités engendrent des structures en hélice, produisant une polarisation qui fluctue. Trois composantes polarisées distinctes, présentant des rotations opposées, ont été identifiées.
Un diagramme montrant la structure hélicoïdale des instabilités dans le jet de OJ287.
Crédit: EHT Collaboration / E. Traianou
Ces résultats remettent en question les modèles de précession simples avancés jusqu'alors pour expliquer la morphologie du jet. Les mouvements qui ont été relevés indiquent que l'énergie cinétique des particules surpasse l'énergie magnétique dans les régions internes.
L'équipe a publié ses travaux dans la revue
Astronomy & Astrophysics, offrant une vision détaillée des interactions entre instabilités, ondes de choc et champs magnétiques.
Une animation montrant comment la polarisation du jet de OJ287 a changé au fil du temps.
Crédit: EHT/E. Traianou Collaboration. Les instabilités Kelvin-Helmholtz
Les instabilités Kelvin-Helmholtz surviennent lorsque deux fluides de vitesses distinctes se côtoient, générant des ondes et des turbulences à leur interface. Pour les jets astrophysiques, la matière éjectée à des vitesses relatives proches de celle de la lumière rencontre un milieu environnant bien plus lent, ce qui produit ces instabilités. Elles se matérialisent par des déformations, visibles dans les structures observées par les télescopes.
Elles jouent un rôle important dans la dynamique des jets, car elles peuvent amplifier les émissions lumineuses et modifier la trajectoire de la matière. En comprimant les champs magnétiques, elles rendent certaines zones plus brillantes, aidant ainsi les astronomes à cartographier leurs propriétés.