Une équipe internationale d'astronomes utilisant IXPE de la NASA (Imaging X-Ray Polarimétrie Explorer), a contesté notre compréhension de ce qui arrive à l'importance à proximité directe d'un trou noir.
Avec IXPE, les astronomes peuvent étudier les rayons X entrants et mesurer la polarisation, une propriété de lumière qui décrit la direction de son champ électrique.
Le degré de polarisation est une mesure de l'alignement de ces vibrations les uns aux autres. Les scientifiques peuvent utiliser le degré de polarisation d'un trou noir pour déterminer l'emplacement de la couronne – une région de plasma magnétisé extrêmement chaud qui entoure un trou noir – et comment il génère des rayons X.
En avril, les astronomes ont utilisé IXPE pour mesurer un degré de polarisation de 9,1% pour le trou noir IGR J17091-3624, beaucoup plus élevé que prévu sur la base de modèles théoriques.
« The Black Hole IGR J17091-3624 est une source extraordinaire qui s'amuse et illumine la ressemblance d'un battement de cœur, et IXPE de la NASA nous a permis de mesurer cette source unique à Newcastle sur Tyne, Angleterre, et l'auteur principal de l'étude publiée dans la Newcastle dans le Newcastle sur Tyne, Angleterre, et l'auteur principal de l'étude publiée dans le Newcasty Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
Dans les systèmes binaires à rayons X, un objet extrêmement dense, comme un trou noir, tire une matière d'une source voisine, le plus souvent une étoile voisine. Cette question peut commencer à tourbillonner, s'aplatir dans une structure rotative connue sous le nom de disque d'accrétion.
La couronne, qui se trouve dans la région intérieure de ce disque d'accrétion, peut atteindre des températures extrêmes jusqu'à 1,8 milliard de degrés Fahrenheit et rayonner des rayons X très lumineux. Ces coronas ultra-hot sont responsables de certaines des sources de rayons X les plus brillantes du ciel.
Malgré la brillance de la couronne dans l'IGR J17091-3624, à quelque 28 000 années-lumière de la Terre, il reste beaucoup trop petit et distant pour que les astronomes en capturent une image.
« En règle générale, un diplôme de polarisation élevé correspond à une vue très à bord de la couronne. La couronne devrait être parfaitement façonnée et vue à l'angle droit pour atteindre une telle mesure », a déclaré Giorgio Matt, professeur à l'Université de Roma Tre en Italie et co-auteur de ce document. « Le schéma de rage n'a pas encore été expliqué par les scientifiques et pourrait tenir les clés pour comprendre cette catégorie de trous noirs. »
Le compagnon stellaire de ce trou noir n'est pas assez brillant pour que les astronomes estiment directement l'angle de vision du système, mais les changements inhabituels de luminosité observés par IXPE suggèrent que le bord du disque d'accrétion était directement face à la Terre.
Les chercheurs ont exploré différentes voies pour expliquer le degré de polarisation élevé.
Dans un modèle, les astronomes comprenaient un « vent » de matière retiré du disque d'accrétion et lancé loin du système, un phénomène rarement vu. Si les rayons X de la couronne devaient respecter cette affaire sur leur chemin vers IXPE, la diffusion de Compton se produirait, conduisant à ces mesures.
« Ces vents sont l'une des pièces manquantes les plus critiques pour comprendre la croissance de tous les types de trous noirs », a déclaré Maxime Parra, qui a dirigé l'observation et travaille sur ce sujet à l'Université Ehime à Matsuyama, au Japon. « Les astronomes pourraient s'attendre à ce que les observations futures donnent des mesures de degré de polarisation encore plus surprenantes. »
Un autre modèle a supposé que le plasma dans la couronne pourrait présenter une sortie très rapide. Si le plasma devait couler vers l'extérieur à des vitesses pouvant atteindre 20% la vitesse de la lumière, soit environ 124 millions de miles par heure, les effets relativistes pourraient augmenter la polarisation observée.
Dans les deux cas, les simulations pourraient recréer la polarisation observée sans vue à bord très spécifique. Les chercheurs continueront de modéliser et de tester leurs prédictions pour mieux comprendre le degré de polarisation élevé pour les efforts de recherche futurs.
