Les trous noirs supermassifs fascinent autant qu’ils déroutent. En 2018, une découverte révolutionnaire avait permis aux chercheurs de percer un peu de leur mystère. Grâce à l’Event Horizon Telescope (EHT), un réseau de télescopes répartis sur toute la planète, les scientifiques avaient pu capturer la première image de l’ombre d’un trou noir : M87*, situé au centre de la galaxie M87, à environ 55 millions d’années-lumière de la Terre. Quelques mois plus tard, une éruption puissante et inattendue de rayons gamma, une forme de lumière extrêmement énergétique, avait également été détectée autour du même objet. Cet événement rare avait alors permis aux chercheurs d’en apprendre davantage sur les comportements des trous noirs supermassifs.
M87* : un trou noir colossal
Un trou noir supermassif est un objet astronomique d’une taille et d’une masse incroyablement grandes qui peuvent dépasser des millions, voire des milliards de fois celles du Soleil. Contrairement à un trou noir ordinaire qui se forme généralement à la suite de l’effondrement d’une étoile massive en fin de vie, ces objets se positionnent au centre des grandes galaxies et jouent un rôle majeur dans leur évolution.
M87* en est un exemple parfait. Situé au centre de la galaxie elliptique M87, à environ 55 millions d’années-lumière de la Terre, sa masse est environ 5,4 milliards de fois celle du Soleil, ce qui le place parmi les plus grands trous noirs connus. Pour mieux vous rendre compte de sa taille, notez que M87* a un diamètre estimé à environ 40 milliards de kilomètres, soit environ 300 fois celui du Soleil (qui a un diamètre d’environ 1,4 million de kilomètres). Pour résumer, l’ensemble du système solaire pourrait tenir à l’intérieur.
L’éruption de 2018 : un événement énergétique
L’Event Horizon Telescope a déjà fait l’histoire en 2019 en capturant l’ombre de M87*, la première image d’un trou noir. Cette image, obtenue en combinant les données de télescopes du monde entier, a permis de confirmer l’existence de ces objets mystères et de visualiser leur forme. Ce fut un grand pas pour l’astrophysique, mais il restait encore beaucoup à comprendre.
En avril et mai 2018, les chercheurs ont ensuite été témoins d’une éruption spectaculaire de rayons gamma émanant de M87*. Ce phénomène, qui avait duré plusieurs jours, avait été bien plus énergique que les éruptions précédentes observées dans ce même trou noir.
Ces éruptions sont le résultat de jets de particules très énergétiques projetées à des vitesses proches de celle de la lumière. Ces jets proviennent du disque d’accrétion qui entoure M87* et sont guidés par de puissants champs magnétiques. Une fois accélérées à des vitesses extrêmes, les particules sont projetées loin dans l’espace, parfois sur des millions d’années-lumière.
Que cette éruption nous a-t-elle appris ?
L’observation de l’éruption de M87* a été cruciale pour plusieurs raisons. D’abord, elle a offert aux scientifiques une occasion unique d’étudier les mécanismes qui génèrent les jets énergétiques observés autour des trous noirs supermassifs. Ces derniers, constitués de particules accélérées à des vitesses proches de celle de la lumière, sont parmi les phénomènes les plus puissants et mystérieux de l’univers. Grâce à cette éruption, les chercheurs ont pu affiner leur compréhension de la manière dont ces jets se forment et de ce qui cause l’accélération extrême des particules. Ils ont notamment observé des variations dans l’orientation du jet de M87*, ce qui suggère qu’ils peuvent changer d’angle en fonction de différents facteurs, notamment l’évolution de l’horizon des événements.
L’horizon des événements, cette frontière invisible au-delà de laquelle rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper de la gravité du trou noir, joue un rôle central dans l’étude de ces objets. Les scientifiques ont découvert que les variations dans la position du jet de M87* sont liées à des changements dans la structure de cet horizon. Ce lien suggère que le comportement du jet pourrait être intimement lié aux phénomènes se produisant près du trou noir, notamment à l’interaction entre le disque d’accrétion et les puissants champs magnétiques qui dirigent les particules vers les pôles du trou noir.
Cette éruption aura également soulevé de nouvelles questions sur les rayons cosmiques, ces particules ultra-énergétiques détectées sur Terre. Si ces rayons cosmiques proviennent des trous noirs supermassifs, comprendre les jets de M87* pourrait enfin éclairer l’origine de ces mystérieuses particules, dont les mécanismes d’accélération demeurent encore largement inconnus. En somme, cette observation a permis de relier plusieurs phénomènes astrophysiques majeurs tout en ouvrant de nouvelles perspectives pour l’étude des trous noirs.
