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Des observations en infrarouge révèlent une forte activité à la base du jet de matière produit par un trou noir

Une équipe internationale à laquelle participe un chercheur de l' Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie vient d'observer le jet de matière issu du trou noir d'un système binaire X avec le satellite WISE (1) de la NASA. Le diamètre de ce jet est de 40 000 km et ses variations d'activité très intenses et rapides, que les chercheurs ont observées pour la première fois, seraient liées aux fluctuations du champ magnétique et de la taille de la région d'émission. Ces résultats seront publiés dans Astrophysical Journal.

WISE à détecté du rayonnement infrarouge provenant d'un trou noir baptisé GX 339-4. Ce trou noir était déjà connu depuis quelques décennies. Il se trouve à environ 20 000 années lumières de la Terre et sa masse est d'environ 6 fois celle du Soleil concentrée dans une région d'environ 10 km de rayon. Il est en orbite autour d'une étoile compagnon. Le gaz de l'étoile est attiré et finit par tomber vers le trou noir. Une grande partie de ce gaz est absorbée par le trou noir, le reste est éjecté sous forme de jet se propageant à une vitesse proche de celle de la lumière. L'émission détectée par WISE provient de particules très énergétiques accélérées dans ces jets de matière.

La présence d'un jet compact autour des trous noirs est généralement détectée grâce aux observations radio, mais les parties les plus proches du trou noir ne sont accessibles que par des observations en infrarouge. De telles observations sont difficiles et donc rares. Les observations de WISE ouvrent la possibilité de zoomer afin de sonder les propriétés du jet dans les régions les plus compactes et proches de sa base. Les données permettent d'estimer la taille de cette région à environ 20 000 km de rayon. Vue depuis la Terre cette région a la même taille qu'une pièce de monnaie qui serait à la distance du Soleil.

 

Les observations de WISE ont permis de mesurer le champ magnétique dans la région où les particules sont accélérées. Sa valeur (1,5 Tesla) est environ 30 000 fois plus forte que celle du champ magnétique à la surface de la Terre. Un champ magnétique aussi fort apparaît nécessaire pour accélérer et canaliser la matière dans le jet.

Ces nouvelles données ont permis non seulement de mesurer des paramètres physiques avec une précision inégalée mais surtout d'observer pour la première fois leur évolution au cours du temps. En effet l'émission infrarouge varie énormément en quelques dizaines de secondes. Ces variations fortes et rapides de l'activité du jet sont associées à des conditions physiques très instables. Ces nouvelles observations montrent que le rayon du jet et le champ magnétique peuvent varier d'un facteur 10 ou plus en quelques dizaines de secondes.

1- Wide-field Infrared Survey Explorer

 

 

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