À environ quatre milliards d’années-lumière de la Terre, au centre de la galaxie OJ287, deux trous noirs géants gravitent l’un autour de l’autre. Le plus massif des deux est entouré d’un vaste disque d’accrétion, une structure en rotation composée de matière qui s’écoule vers le trou noir central.
La luminosité d’OJ287 est surveillée dans le cadre d’une campagne d’observation internationale, à laquelle participe également l’Observatoire universitaire de Großschwabhausen. Durant une orbite, qui dure environ 12 ans, le trou noir de moindre masse traverse deux fois le disque d’accrétion du trou noir central, provoquant des éclats de luminosité massifs observés depuis la Terre à plusieurs reprises.
Quelques mois avant de traverser le disque du trou noir central, le matériau du disque s’écoule vers le compagnon, provoquant finalement une brève explosion de radiation du jet de matière du trou noir.
Détection d’une explosion de radiation
Une équipe internationale de chercheurs, incluant le Dr Markus Mugrauer de l’Institut d’Astrophysique et de l’Observatoire Universitaire de Jena, a réussi pour la première fois à détecter une telle explosion de radiation provenant du jet du trou noir de moindre masse. Les chercheurs rapportent cette découverte dans le dernier numéro de l’Astrophysical Journal Letters.
Markus Mugrauer explique : «Cet événement peut facilement être manqué si l’on ne sait pas exactement quand il se produit.» En effet, l’éruption du jet du trou noir, reconnaissable à une montée et une descente rapides de la luminosité d’OJ287, ne dure que quelques heures.
Prédictions et confirmations
La détection réussie de l’explosion du jet a été rendue possible grâce aux prédictions issues de la modélisation des dynamiques de ce système binaire hautement relativiste. La campagne d’observation au sol a été soutenue par des télescopes spatiaux tels que le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) et le Neil Gehrels Swift Observatory de la NASA.
De plus, l’éruption a été confirmée par des mesures de la polarisation de la lumière avant et après l’événement. Une observation directe et résolue des disques d’accrétion dans OJ287 n’est pas encore possible à l’heure actuelle, selon Markus Mugrauer. «En raison de la grande distance d’OJ287, il faudra probablement un certain temps avant que les méthodes de détection de l’astrophysique soient suffisamment développées.»
Les deux trous noirs pourraient bientôt révéler leur existence d’une manière complètement différente. «Ils devraient émettre des ondes gravitationnelles dans la gamme des nano-Hertz, qui pourront être prouvées dans les années à venir grâce à l’International Pulsar Timing Array, en particulier avec le Square Kilometre Array,» explique Achamveedu Gopakumar, astrophysicien à l’Institut Tata de Recherche Fondamentale en Inde, également impliqué dans l’étude.
Achamveedu Gopakumar, ancien assistant de recherche du Prof. Gerhard Schäfer à l’Institut de Physique Théorique de l’Université de Jena, est actuellement président de l’Indian Pulsar Timing Array.
Légende illustration : Impression d’artiste du centre de la galaxie OJ287 vue de côté avec les trous noirs, leurs disques d’accrétion et les jets de matière lors de l’explosion détectée. Crédit : NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC) & M. Mugrauer (AIU Jena)
Valtonen et al. Evidence of jet activity from the secondary black hole in the OJ 287 binary system, 2024, ApJL 968, L17, 10.3847/2041-8213/ad4d9b
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