Actualités spatiales : le nouvel observatoire spatial de la NASA résout le mystère impliquant les blazars – les jets qui jaillissent des trous noirs supermassifs

La plupart des galaxies sont construites autour de trous noirs supermassifs.

Alors que beaucoup d’entre eux sont relativement dociles, comme celui au centre de notre Voie lactée, certains sont féroces – crachant de la matière autour et libérant d’énormes jets de particules à haute énergie extrêmement brillants très loin dans l’espace.

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En utilisant les données de l’observatoire orbital Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) récemment déployé, les chercheurs ont proposé cette semaine une explication de la façon dont ces jets deviennent si brillants : des particules subatomiques appelées ces électrons sont excitées par des ondes de choc qui se déplacent à des vitesses supersoniques loin du trou noir.

Des chercheurs ont étudié un objet étrange appelé blazar au centre d’une grande galaxie elliptique nommée Markarian 501 située à environ 460 millions d’années-lumière de la Terre en direction de la constellation d’Hercule. Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en un an, soit 9,5 billions de kilomètres.

Les blazars sont un sous-ensemble d’objets appelés quasars alimentés par des trous noirs supermassifs qui mangent du gaz et d’autres matériaux au centre des galaxies et envoient deux jets de particules dans des directions opposées dans l’espace.

Les Blazars sont tellement concentrés que l’un de leurs deux jets d’où nous sommes sur Terre se dirige directement vers nous.

“Les blazars sont les objets les plus brillants de l’univers visible. Ils sont les plus énergétiques. Ils ont les trous noirs les plus grands et les plus effrayants. Tout ce qui se passe autour d’eux est fascinant”, a déclaré l’astronome finlandais Yannis Liodakis. la recherche publiée dans la revue Nature.

Les scientifiques ont longtemps cherché à comprendre comment les jets lancés par les blazars deviennent si brillants et le comportement des particules qu’ils contiennent.

Les jets de ce blazar atteignent une distance de près d’un million d’années-lumière.

IXPE, lancé en décembre dans le cadre d’une collaboration entre l’agence spatiale américaine NASA et l’agence spatiale italienne, mesure la luminosité et la polarisation – une propriété de la lumière qui implique l’orientation des ondes électromagnétiques – des rayons X provenant de sources cosmiques.

Divers phénomènes, comme les ondes de choc ou la turbulence, présentent des “signatures” de polarisation.

Les chercheurs ont trouvé des preuves que les particules dans le jet deviennent énergisées lorsqu’elles sont frappées par une onde de choc qui se propage vers l’extérieur dans le flux et émet des rayons X à mesure qu’elles accélèrent.

Une onde de choc est produite lorsqu’un objet se déplace plus vite que la vitesse du son à travers un milieu tel que l’air – comme le fait un jet supersonique lorsqu’il vole à travers l’atmosphère terrestre – ou une région avec des particules et des champs magnétiques appelés plasma, comme dans ce cas.

“La lumière que nous voyons des jets provient des électrons”, a déclaré Alan Marscher, astrophysicien de l’Université de Boston et co-auteur de l’étude.

“Les rayons X du type que nous avons observé dans Markarian 501 ne peuvent provenir que d’électrons de très haute énergie.”

La force motrice de ce drame est un trou noir, un objet d’une densité inhabituelle dont la gravité est si forte que même la lumière ne peut s’échapper.

Le trou noir supermassif au centre de Markarian 501 a une masse d’environ un milliard de fois la masse de notre Soleil. C’est environ 200 fois la masse du Sagittaire A*, le trou noir supermassif de la Voie lactée.

“Les trous noirs sont des laboratoires uniques pour étudier la physique fondamentale dans des conditions extrêmes que nous ne pouvons pas reproduire sur Terre”, a déclaré Liodakis.

“Cependant, avant de pouvoir les utiliser, nous devons comprendre tous les processus physiques qui se déroulent.

“Pendant des années, nous avons observé la lumière à haute énergie provenant de ces sources et avons eu plusieurs théories sur la façon dont les particules qui émettent cette lumière seraient amplifiées.

“Les capacités de polarisation des rayons X d’IXPE nous permettent pour la première fois de tester directement nos théories.”