Nouvelles découvertes sur les jets de trous noirs

Les trous noirs de binaires à rayons X de faible masse (BH LMXBs) sont des systèmes fascinants où un trou noir aspire de la matière d'une étoile compagne. Ce processus ne crée pas seulement une région brillamment chaude autour du trou noir, mais peut aussi envoyer des Jets puissants de matière se déplaçant presque à la vitesse de la lumière. Les scientifiques étudient ces jets pour en apprendre davantage sur le comportement et les propriétés des trous noirs, ainsi que sur la physique de l'accrétion.

Cet article se concentre sur une découverte récente concernant l'un de ces jets, qui a été observé en détail pendant une période où le système était particulièrement brillant. Comprendre comment ces jets se comportent et leur lien avec l'activité du trou noir aide à saisir la dynamique impliquée dans de tels événements cosmiques.

#Observations du jet

À la mi-2023, un BH LMXB particulier a été observé en ce qu'on appelle un état dur. Pendant cette phase, les jets sont censés être brillants, stables et continus. Des observations ont été réalisées pour capturer les détails de la structure et du comportement du jet à l'aide de télescopes radio avancés. Ces observations ont permis aux chercheurs de créer des images à haute résolution offrant un aperçu des caractéristiques du jet.

Les observations ont révélé un jet s'étendant du nord au sud depuis le trou noir, avec des caractéristiques distinctes indiquant sa structure. Un noyau brillant a été identifié, aux côtés d'un jet continu qui semblait asymétrique. Cela signifie qu'une partie du jet était plus brillante ou s'étendait plus loin que l'autre. Les observations ont capturé ce jet en deux parties : un jet approchant et un jet s'éloignant.

#La méthode d'observation

Pour recueillir ces informations, les scientifiques ont utilisé une méthode connue sous le nom d'interférométrie à très longue base (VLBI). Cette technique combine les signaux de plusieurs télescopes radio situés loin les uns des autres pour créer des images détaillées de sources radio dans l'espace. Le noyau du trou noir a été imagé aux côtés du jet, montrant une distinction claire entre les deux.

Les observations ont été réalisées à différents moments, permettant aux scientifiques de voir comment le jet changeait au fil du temps. En tout, quatre observations distinctes ont été effectuées sur une courte période. À chaque fois, les chercheurs visaient à capturer la structure du jet et toute variation de luminosité. Au fil du temps, il a été noté que le jet étendu devenait moins lumineux et plus court, ce qui pourrait indiquer un changement d'activité du trou noir.

#Analyse de la structure du jet

L'imagerie a montré que la longueur du jet était substantielle, atteignant des distances qui, lorsqu'elles sont converties en unités astronomiques, indiquaient une extension physique impressionnante. La section sud du jet s'étendait plus loin du noyau que la section nord. Cette asymétrie de luminosité et de longueur pourrait être liée au comportement de la matière éjectée du trou noir et à la façon dont elle interagit avec son environnement.

Les chercheurs ont mesuré l'Intensité des jets, ce qui est un moyen d'évaluer combien d'énergie est émise. Ils ont noté que la luminosité des jets diminuait au fil de la période d'observation, suggérant que la source perdait de l'énergie. Notamment, ils ont également identifié un nœud discret dans la partie sud du jet, qui s'éloignait du noyau. Ce comportement du nœud pourrait aider les scientifiques à comprendre la nature du jet et les processus sous-jacents se produisant dans le système.

#La nature du nœud de jet

Le nœud discret dans le jet sud a soulevé plusieurs questions sur son origine. Une possibilité est que ce nœud ait été formé à partir de l'accélération des particules se produisant au sein du jet continu lui-même. À mesure que la matière dans le jet s'éloignait du trou noir, une partie d'elle aurait pu entrer en collision avec de la matière se déplaçant plus lentement, provoquant des explosions d'énergie et de lumière.

Une autre explication est que ce nœud résultait de l'interaction entre le jet et la matière environnante, comme le gaz du milieu interstellaire. À mesure que le jet continuait à s'étendre, il aurait pu créer une onde de choc qui a accéléré des particules à l'avant du jet, formant le nœud observable.

Il vaut également la peine de considérer la possibilité que ce nœud ait été un événement bref et isolé - un jet transitoire qui avait été éjecté du trou noir à un moment antérieur et qui s'estompe maintenant en s'éloignant. Cependant, les chercheurs n'ont trouvé aucun signe clair d'un tel événement transitoire se produisant au début de l'éruption.

#Importance de l'observation des propriétés des jets

Comprendre les propriétés des jets, comme leur vitesse, leur direction et leur structure, permet aux scientifiques de tirer des conclusions sur les processus en jeu dans ces environnements extrêmes. Les jets des BH LMXBs peuvent fournir des informations sur la masse et l'historique de croissance du trou noir.

Les mesures des observations ont permis aux scientifiques de fixer des limites sur la vitesse à laquelle les jets se déplaçaient et à quel angle ils étaient orientés par rapport à l'observateur. Ces paramètres sont cruciaux pour des études plus poussées sur la physique des trous noirs et le comportement de la matière dans des conditions extrêmes.

#Conclusion

L'étude des jets provenant de binaires à rayons X de faible masse est un domaine dynamique qui éclaire les mécanismes fondamentaux de l'univers. Les récentes observations d'un jet continu large et résolu mettent en évidence les processus dynamiques impliqués dans le lancement des jets et leur évolution. En combinant l'imagerie radio avec une analyse soignée au fil du temps, les scientifiques peuvent explorer la relation complexe entre les trous noirs et leurs jets.

À mesure que la technologie avance et que nous continuons à faire des observations, notre compréhension de ces phénomènes cosmiques va probablement s'approfondir, menant à de nouvelles perspectives sur l'univers et les conditions extrêmes entourant les trous noirs. Les enquêtes en cours sur les BH LMXBs et leurs jets continueront à démêler les complexités des processus astrophysiques, améliorant finalement notre compréhension du cosmos.