Séparés de 100 années-lumières, un trou noir et un nuage de gaz pulsent à l’unisson

Dans l’espace, rares sont les objets cosmiques à être isolés de tout système. La plupart des objets ont une influence directe les uns sur les autres, affectant leur dynamique et entraînant parfois des synchronisations de leur comportement. C’est ce type de relation que des astrophysiciens ont récemment découvert : un nuage de gaz semble pulser à l’unisson avec le trou noir d’un microquasar. Cependant, les deux objets étant éloignés de 100 années-lumière, les chercheurs ne comprennent toujours pas comment une telle connexion a pu s’établir. 

En utilisant les données de l’Observatoire Arecibo de Porto Rico et du télescope spatial Fermi Gamma de la NASA, une équipe internationale de chercheurs a détecté cette pulsation dans un nuage de gaz cosmique dans la constellation de l’Aigle. Le nuage « bat » en rythme avec un trou noir miniature situé à environ 100 années-lumière de distance, suggérant que les objets sont connectés d’une manière ou d’une autre, selon un communiqué du centre de recherche national DESY en Allemagne.

Le trou noir fait partie d’un système microquasar connu sous le nom de SS 433, qui comprend une étoile géante faisant environ 30 fois la masse du Soleil. Un microquasar est un petit quasar, le type d’objet le plus brillant de l’Univers, qui consiste en un grand trou noir qui émet des quantités phénoménales de lumière. Alors que les deux objets de SS 433 orbitent l’un autour de l’autre, le trou noir attire la matière de l’étoile géante, créant un disque d’accrétion autour du trou noir.

« Ce matériau s’accumule dans un disque d’accrétion avant de tomber dans le trou noir. Cependant, une partie de cette matière ne tombe pas dans le trou noir mais jaillit à grande vitesse en deux jets étroits dans des directions opposées, au-dessus et au-dessous du disque d’accrétion rotatif », explique Jian Li.

Microquasar et nuage de gaz : une pulsation synchronisée dans les rayons gamma

Les jets sont constitués de particules à grande vitesse et de champs magnétiques ultra-puissants qui produisent des rayons X et des rayons gamma, détectés par le télescope spatial Fermi. Cependant, le disque d’accrétion oscille (mouvement de précession), ce qui signifie que les deux jets jaillissent dans l’espace le long d’une trajectoire en spirale, au lieu d’une ligne droite.

Animation montrant la génération de deux jets astrophysiques spiralés par le trou noir du microquasar SS 433, dont la période d’oscillation est de 162 jours :

Sur le même sujet : Des astrophysiciens observent la destruction et la réapparition de la couronne d’un trou noir

Le microquasar SS 433 oscille avec une période de 162 jours. Simultanément, les chercheurs ont trouvé le même modèle de comportement dans le signal gamma émanant du nuage de gaz, qu’ils ont nommé Fermi J1913 + 0515. Leurs résultats, publiés dans la revue Nature Astronomy, suggèrent que l’émission du nuage de gaz est alimentée par le microquasar.

Cependant, les deux objets sont relativement éloignés l’un de l’autre, à une distance d’environ 100 années-lumière. Par conséquent, d’autres observations sont nécessaires pour comprendre pleinement comment le trou noir alimente la fréquence du nuage de gaz. « Trouver une connexion aussi claire par synchronisation, à environ 100 années-lumière du microquasar, même pas dans la direction des jets est aussi inattendu qu’étonnant. Mais comment le trou noir peut alimenter le rythme du nuage de gaz n’est pas encore clair pour nous », conclut Li.

Sources : Nature Astronomy