Un ballet cosmique se joue autour des trous noirs, où des disques de matière se forment sous l'effet de leur gravité. Ces disques, appelés disques d'accrétion, produisent une lumière intense et des jets de plasma.
Une nouvelle étude révèle que les disques d'accrétion ultralumineux pourraient aussi osciller comme une toupie lorsque le trou noir tourne. Cette découverte soulève des questions sur l'origine de certaines fluctuations cosmiques observées.
Densité (bleu) et facteur de Lorentz (orange) visualisés.
À droite, distribution de densité près du trou noir (cercle blanc rempli).
Crédit: The Astrophysical Journal (2024).
Menée par l'Université de Tsukuba, la simulation hydrodynamique a permis de modéliser cette précession pour des disques ultralumineux. Ce phénomène, jamais observé auparavant à cette échelle, démontre l'influence du spin du trou noir.
Cette oscillation pourrait influencer non seulement la direction des jets de plasma, mais aussi la luminosité émise par ces disques. Les variations périodiques de luminosité, jusqu'ici mal comprises, trouveraient ainsi une explication dans la rotation du trou noir. Les trous noirs ultralumineux génèrent un rayonnement intense, proche de la limite d'Eddington. La simulation basée sur la relativité générale éclaire leur comportement et ouvre la voie à de nouvelles investigations sur ces objets extrêmes.
Les chercheurs envisagent de comparer leurs résultats avec des données d'observation à long terme pour confirmer la rotation des trous noirs. Cela pourrait fournir des indices essentiels sur la structure de l'espace-temps autour de ces astres. Ces découvertes promettent d'apporter des preuves cruciales sur la relativité générale et la physique des trous noirs, en révélant l'influence de leur spin sur le cosmos.
Qu'est-ce qu'un disque d'accrétion ?
Un disque d'accrétion se forme autour d'un objet astronomique massif, comme un trou noir, une étoile à neutrons ou une étoile jeune. La matière environnante, attirée par la gravité, s'enroule en spirale autour de cet objet, formant un disque. À mesure que cette matière tombe vers l'objet central, elle s'échauffe et émet une grande quantité d'énergie sous forme de lumière et de rayonnement. C'est un des processus énergétiques les plus efficaces de l'Univers.
Les disques d'accrétion ne se limitent pas aux trous noirs. Ils sont également observés autour d'étoiles en formation ou dans les systèmes binaires où une étoile attire la matière de son compagnon. Leur dynamique dépend de la gravité et de la rotation de l'objet central, ainsi que des forces qui agissent sur le gaz et la poussière.
Qu'est-ce que la limite d'Eddington ?
La limite d'Eddington correspond à une limite théorique de luminosité qu'un objet astronomique, comme une étoile ou un trou noir, peut atteindre sans expulser la matière qui l'entoure. Elle survient lorsque la pression du rayonnement produit par l'objet devient égale à la force de gravité qui attire la matière vers lui.
Lorsque cette limite est dépassée, le rayonnement pousse la matière vers l'extérieur, empêchant une accumulation supplémentaire. Cette limite est cruciale dans les disques d'accrétion, notamment autour des trous noirs, où elle détermine la quantité de matière pouvant être aspirée avant que la radiation n'éjecte le reste.