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Nouveaux aperçus sur le trou noir Sgr A*

Des chercheurs étudient les éclats de Sgr A* pour en savoir plus sur les trous noirs et leur environnement.

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Au centre de notre galaxie se trouve un énorme trou noir connu sous le nom de Sagittarius A* (Sgr A*). Ce trou noir est entouré d'une masse tourbillonnante de gaz et de poussière, créant des éclairs que l'on peut observer. Les chercheurs étudient ces éclairs pour en savoir plus sur le trou noir et son environnement. L'objectif de cette étude est d'utiliser les observations de lumière et de mouvement de ces éclairs pour déterminer des caractéristiques clés de Sgr A*.

C'est quoi Sgr A* ?

Sgr A* est un trou noir situé à environ 26 000 années-lumière de la Terre. Il est super lourd, avec une masse d'environ 4,3 millions de fois celle de notre Soleil. Les trous noirs sont des zones dans l'espace où la gravité est tellement forte que rien, même pas la lumière, ne peut s'échapper. Comprendre Sgr A* peut aider les scientifiques à en apprendre davantage sur le fonctionnement des trous noirs, comment ils se forment et leurs effets sur l'espace environnant.

Observer les éclairs

Les éclairs sont des poussées d'énergie soudaines qui apparaissent dans la partie proche infrarouge (NIR) du spectre lumineux. Ces éclairs peuvent se produire plusieurs fois par jour et sont causés par des particules chauffées autour du trou noir. En capturant la lumière de ces éclairs, les chercheurs peuvent étudier leur mouvement et leur polarisation.

Méthodes clés

Les chercheurs ont utilisé un outil appelé GRAVITY, qui combine la lumière de plusieurs télescopes pour créer une vue détaillée de ces éclairs. Cette configuration permet aux scientifiques de mesurer la position et la luminosité de Sgr A* avec une grande précision. En étudiant comment les éclairs se déplacent au fil du temps, ils peuvent déduire des informations sur la masse du trou noir et l'environnement qui l'entoure.

Éclairs en action

Lors d'observations récentes, les scientifiques ont détecté plusieurs éclairs de Sgr A*. Ils ont trouvé que ces éclairs se déplacent selon un schéma spécifique dans le ciel, et leur luminosité change selon leur orientation. Le mouvement de ces éclairs fournit des informations sur les forces qui agissent sur eux, y compris l'attraction gravitationnelle du trou noir.

Schémas de mouvement

Tous les éclairs observés ont montré un schéma de mouvement cohérent. Ils se déplaçaient dans le sens des aiguilles d’une montre dans le ciel, complétant une rotation complète environ toutes les heures. La polarisation de la lumière, qui indique l’orientation des ondes lumineuses, complétait également une boucle complète dans le même délai. Les schémas cohérents suggèrent que ces éclairs ne sont pas aléatoires mais influencés par la gravité du trou noir.

Comprendre le mouvement orbital

Les chercheurs ont analysé le mouvement de ces éclairs pour comprendre comment ils se rapportent au trou noir. Ils ont trouvé que le rayon des éclairs correspond à environ neuf fois la distance entre le trou noir et son orbite stable la plus interne, une région où la matière peut exister sans tomber dans le trou noir. Cette relation aide à confirmer que la masse du trou noir est d’environ 4,3 millions de masses solaires.

Champs magnétiques

Une découverte importante est que le Champ Magnétique autour de Sgr A* est principalement vertical. Cela signifie que les lignes de champ pointent vers le haut et vers le bas plutôt que de tourner autour du trou noir. Cette configuration verticale aide à expliquer le comportement observé des éclairs et leur polarisation.

Vent stellaire et éclairs

Les chercheurs ont également pris en compte l'influence des étoiles voisines sur les éclairs. Des étoiles massives situées près de Sgr A* peuvent créer des vents qui alimentent le trou noir en matière. Cet afflux de matière peut chauffer et produire des éclairs brillants. L'étude suggère que ces vents jouent un rôle significatif dans le comportement de Sgr A*.

Importance des découvertes

L'étude de Sgr A* et de ses éclairs est cruciale pour plusieurs raisons. D'abord, cela valide l'existence de trous noirs massifs au centre des galaxies, puisque Sgr A* est le trou noir le plus étudié. Ensuite, cela donne des insights sur la mécanique des trous noirs, leur environnement et comment ils interagissent avec les étoiles et le gaz environnants.

Directions de recherche futures

Avec les nouvelles données, les chercheurs peuvent affiner leurs modèles de comportement des trous noirs et améliorer notre compréhension des processus en jeu autour de Sgr A*. À mesure que la technologie progresse, surtout dans les techniques d'observation, les informations recueillies sur Sgr A* deviendront encore plus précises, permettant des idées plus approfondies sur la physique des trous noirs.

Conclusion

Les observations des éclairs NIR de Sgr A* ont fourni des données précieuses sur le mouvement, la polarisation et les champs magnétiques associés autour de cet énorme trou noir. La recherche renforce l'idée que Sgr A* est bien un trou noir et offre des aperçus sur la dynamique de la matière dans sa proximité. Alors que les études se poursuivent, notre compréhension de ces fascinants objets cosmiques évoluera, révélant davantage sur la nature des trous noirs et leur rôle dans l'univers.

Source originale

Titre: Polarimetry and Astrometry of NIR Flares as Event Horizon Scale, Dynamical Probes for the Mass of Sgr A*

Résumé: We present new astrometric and polarimetric observations of flares from Sgr A* obtained with GRAVITY, the near-infrared interferometer at ESO's Very Large Telescope Interferometer (VLTI), bringing the total sample of well-covered astrometric flares to four and polarimetric ones to six, where we have for two flares good coverage in both domains. All astrometric flares show clockwise motion in the plane of the sky with a period of around an hour, and the polarization vector rotates by one full loop in the same time. Given the apparent similarities of the flares, we present a common fit, taking into account the absence of strong Doppler boosting peaks in the light curves and the EHT-measured geometry. Our results are consistent with and significantly strengthen our model from 2018: We find that a) the combination of polarization period and measured flare radius of around nine gravitational radii ($9 R_g \approx 1.5 R_{ISCO}$, innermost stable circular orbit) is consistent with Keplerian orbital motion of hot spots in the innermost accretion zone. The mass inside the flares' radius is consistent with the $4.297 \times 10^6 \; \text{M}_\odot$ measured from stellar orbits at several thousand $R_g$. This finding and the diameter of the millimeter shadow of Sgr A* thus support a single black hole model. Further, b) the magnetic field configuration is predominantly poloidal (vertical), and the flares' orbital plane has a moderate inclination with respect to the plane of the sky, as shown by the non-detection of Doppler-boosting and the fact that we observe one polarization loop per astrometric loop. Moreover, c) both the position angle on sky and the required magnetic field strength suggest that the accretion flow is fueled and controlled by the winds of the massive, young stars of the clockwise stellar disk 1-5 arcsec from Sgr A*, in agreement with recent simulations.

Auteurs: The GRAVITY Collaboration, R. Abuter, N. Aimar, P. Amaro Seoane, A. Amorim, M. Bauböck, J. P. Berger, H. Bonnet, G. Bourdarot, W. Brandner, V. Cardoso, Y. Clénet, R. Davies, P. T. de Zeeuw, J. Dexter, A. Drescher, A. Eckart, F. Eisenhauer, H. Feuchtgruber, G. Finger, N. M. Förster Schreiber, A. Foschi, P. Garcia, F. Gao, Z. Gelles, E. Gendron, R. Genzel, S. Gillessen, M. Hartl, X. Haubois, F. Haussmann, G. Heißel, T. Henning, S. Hippler, M. Horrobin, L. Jochum, L. Jocou, A. Kaufer, P. Kervella, S. Lacour, V. Lapeyrère, J. -B. Le Bouquin, P. Léna, D. Lutz, F. Mang, N. More, T. Ott, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, O. Pfuhl, S. Rabien, D. C. Ribeiro, M. Sadun Bordoni, S. Scheithauer, J. Shangguan, T. Shimizu, J. Stadler, O. Straub, C. Straubmeier, E. Sturm, L. J. Tacconi, F. Vincent, S. von Fellenberg, F. Widmann, M. Wielgus, E. Wieprecht, E. Wiezorrek, J. Woillez

Dernière mise à jour: 2023-08-31 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2307.11821

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.11821

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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