Nouvelle preuve de la rotation du trou noir

Les trous noirs super massifs, des monstres jusqu’à des milliards de fois plus lourds que le Soleil qui mangent tout ce qui les entoure, y compris la lumière, sont difficiles à étudier car aucune information ne peut s’échapper de l’intérieur. Théoriquement, il existe très peu de propriétés que nous pouvons espérer mesurer. Une propriété qui pourrait éventuellement être observée est la rotation, mais en raison des difficultés impliquées, aucune observation directe de la rotation des trous noirs n’a été effectuée.

À la recherche de preuves de la rotation des trous noirs, une équipe internationale a analysé plus de deux décennies de données d’observation sur la galaxie M87. Cette galaxie située à 55 millions d’années-lumière en direction de la constellation de la Vierge abrite un trou noir 6,5 milliards de fois plus massif que le Soleil, le même trou noir qui a donné la première image d’une ombre de trou noir par l’Event Horizon Telescope (EHT). ) en 2019. Le trou noir supermassif de M87 est connu pour avoir un disque d’accrétion, qui alimente le trou noir en matière, et un jet, dans lequel la matière est éjectée à proximité du trou noir à une vitesse proche de la vitesse de la lumière.

L’équipe a analysé les données sur 170 périodes collectées par le réseau VLBI d’Asie de l’Est (EAVN), le réseau de lignes de base très longues (VLBA), le réseau commun de KVN et VERA (KaVA) et l’Asie de l’Est jusqu’à l’Italie presque mondiale (EATING). Réseau VLBI. Au total, plus de 20 radiotélescopes à travers le monde ont contribué à cette étude.

Les résultats montrent que les interactions gravitationnelles entre le disque d’accrétion et la rotation du trou noir provoquent une oscillation ou une précession de la base du jet, de la même manière que les interactions gravitationnelles au sein du système solaire provoquent la précession de la Terre. L’équipe a réussi à relier la dynamique du jet avec le trou noir supermassif central, fournissant ainsi la preuve directe que le trou noir tourne effectivement. La direction du jet change d’environ 10 degrés avec une période de précession de 11 ans, ce qui correspond aux simulations théoriques du supercalculateur menées par ATERUI II à l’Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ).

“Nous sommes ravis de cette découverte importante”, déclare Yuzhu Cui, auteur principal de l’article résumant les recherches qu’elle a commencées en tant qu’étudiante diplômée au NAOJ avant de rejoindre le laboratoire du Zhejiang en tant que chercheuse postdoctorale. “Étant donné que le désalignement entre le trou noir et le disque est relativement faible et que la période de précession est d’environ 11 ans, l’accumulation de données à haute résolution traçant la structure du M87 sur deux décennies et une analyse approfondie sont essentielles pour obtenir cet objectif.”

“Après le succès de l’imagerie des trous noirs dans cette galaxie avec l’EHT, la question de savoir si ce trou noir tourne ou non est une préoccupation centrale des scientifiques”, explique le Dr Kazuhiro Hada du NAOJ. “Maintenant, l’anticipation s’est transformée en certitude. Ce trou noir monstrueux est effectivement en train de tourner.”

“Il s’agit d’une étape scientifique passionnante qui a finalement été révélée au cours d’années d’observations conjointes par une équipe internationale de chercheurs de 45 institutions à travers le monde, travaillant ensemble comme une seule”, a déclaré le Dr Motoki Kino de l’Université Kogakuin, coordinateur du VLBI d’Asie de l’Est. Groupe de travail scientifique sur les noyaux galactiques actifs du réseau. “Nos données d’observation magnifiquement ajustées à la simple courbe sinusoïdale nous apportent de nouvelles avancées dans notre compréhension du trou noir et du système de jets.”