La collaboration internationale entre le Japon et la Suède a permis de clarifier comment la gravité affecte la forme de la matière autour d'un trou noir dans le binaire Cygnus X-1. Leurs découvertes, publiées dans Nature Astronomy ce mois-ci, aideront les scientifiques à mieux comprendre la physique de la forte gravité et l'évolution des trous noirs et des galaxies.
Près du centre de la constellation Cygnus se trouve une étoile en orbite autour du premier trou noir trouvé dans l'univers. Ensemble, ils forment un système binaire appelé Cygnus X-1. Ce trou noir est également l'une des sources de rayons X les plus brillantes du ciel. Cependant, la géométrie de la matière qui génère cette lumière était incertaine. L'équipe de recherche a révélé ces informations grâce à une nouvelle technique de polarimétrie aux rayons X.
Prendre une photo d'un trou noir n'est pas facile. Premièrement, un trou noir ne peut pas être vu parce que la lumière ne peut pas le quitter. Au lieu d'observer le trou noir lui-même, les scientifiques peuvent observer la lumière émanant de la matière à côté. Dans le cas du Cygnus X-1, cette lumière sera émise par une étoile à proximité du trou noir.
La plupart de la lumière que nous voyons vibre dans de nombreuses directions. La polarisation filtre la lumière pour qu'elle vibre dans une direction. Ceci est similaire à la façon dont les lunettes de neige à verres polarisés aident les skieurs à voir où ils descendent une montagne, car le filtre disperse la neige se reflétant sur la neige.
«C'est la même chose avec les rayons X durs près d'un trou noir», explique le co-auteur Hiromitsu Takahashi. «Mais ce filtre reçoit des rayons X durs et des rayons gamma du trou noir. Aucune lunette ne vous sauvera de ces rayons, nous avons donc besoin d'un autre appareil spécial pour mesurer cette diffusion de la lumière."
L'équipe devait déterminer d'où venait la lumière et où elle se dispersait. Pour les deux mesures, un polarimètre à ballonnet à rayons X PoGO + a été utilisé. Deux modèles concurrents décrivent à quoi ressemble la matière à côté d'un trou noir dans un système binaire comme Cygnus X-1: le lampadaire et le modèle étendu. Dans le modèle de lampadaire, la couronne est compacte et étroitement liée au trou noir. Les photons sont pliés vers le disque d'accrétion, ce qui se traduit par une plus grande réflexion de la lumière. Dans le modèle étendu, la couronne est plus grande et se propage autour du trou noir. La lumière réfléchie par le disque est plus faible. Étant donné que la lumière ne s'est pas beaucoup pliée dans la forte gravité du trou noir, l'équipe a conclu que le trou noir suivait le modèle de corona élargi.
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Ilya Khel
