Le champ magnétique tourbillonnant autour d'un énorme trou noir, situé à environ 55 millions d'années-lumière de la Terre, a changé de direction inattendu. Cette inversion dramatique remet en question les théories de la physique des trous noirs et fournit aux scientifiques de nouveaux indices sur la nature dynamique de ces géants sombres.
Le trou noir supermassif, niché au cœur de la galaxie M87, a été imaginé pour la première fois en 2017. Ces images ont révélé, pour la première fois, un anneau brillant de plasma – un disque d'accrétion – encerclant le trou noir, surnommé M87 *. À l'époque, les propriétés du disque, y compris celles du champ magnétique incrustées dans le plasma, ont fait correspondre les prédictions théoriques.
Mais les observations du disque d'accrétion dans les années qui ont suivi montrent que son champ magnétique n'est pas aussi stable qu'il l'a semblé pour la première fois, les chercheurs rapportent un article pour apparaître dans Astronomie et astrophysique. En 2018, le champ magnétique s'est déplacé et a presque disparu. D'ici 2021, le champ avait complètement renversé la direction.
«Aucun modèle théorique que nous avons aujourd'hui ne peut expliquer ce commutateur», explique le co-auteur de l'étude Chi-Kwan Chan, astronome de l'Observatoire Steward à Tucson. La configuration du champ magnétique, dit-il, devait être stable en raison de la grande masse du trou noir – environ 6 milliards de fois plus massives que le soleil, ce qui fait plus de mille fois aussi élevé que le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée.
Le disque d'accrétion est le premier arrêt pour le matériau tombant dans n'importe quel trou noir. Là, le matériau devient surchauffé à la friction et aux forces gravitationnelles écraser et la serrer. Le matériau à chaud émettait des rayons X et des ondes radio qui peuvent détecter les télescopes sur Terre. Étant donné que le trou noir lui-même n'émet pas de lumière, l'imagerie du disque d'accrétion est l'une des meilleures façons d'étudier un trou noir.
Dans la nouvelle étude, les astronomes ont analysé les images du disque d'accrétion autour de M87 * compilé par le télescope Horizon Event, un réseau mondial de radiotélescopes. Les scientifiques se sont concentrés sur un composant spécifique sensible à l'orientation du champ magnétique appelé lumière polarisée, qui se compose d'ondes de lumière oscillant dans une direction particulière.
En comparant les modèles de polarisation au fil des ans, les astronomes ont vu que le champ magnétique inversait la direction. On pense que les champs magnétiques autour des trous noirs sont à l'entonnoir dans le matériel de leurs disques environnants. Avec les nouvelles découvertes, les astronomes devront repenser leur compréhension de ce processus.
Bien que les chercheurs ne savent pas encore ce qui a causé le flip dans le champ magnétique de ce disque, ils pensent que cela aurait pu être une combinaison de dynamique dans le trou noir et les influences externes.
«J'ai été très surpris de voir des preuves d'un changement aussi important dans le domaine magnétique de M87 sur quelques années», explique l'astrophysicien Jess McIver de l'Université de la Colombie-Britannique à Vancouver, qui n'a pas été impliqué dans la recherche. «Cela change ma réflexion sur la stabilité des trous noirs supermassifs et de leurs environnements.»
