Une collaboration internationale de physiciens, dont des chercheurs de l'Université de Washington à Saint-Louis, a effectué des mesures pour mieux comprendre comment la matière tombe dans les trous noirs et comment d'énormes quantités d'énergie et de lumière sont libérées au cours du processus.
Les scientifiques ont pointé un télescope à ballon appelé XL-Calibur vers un trou noir, Cygnus X-1, situé à environ 7 000 années-lumière de la Terre. « Les observations que nous avons faites seront utilisées par les scientifiques pour tester des simulations informatiques de plus en plus réalistes et de pointe des processus physiques proches du trou noir », a déclaré Henric Krawczynski, professeur émérite Wilfred R. et Ann Lee Konneker en physique et membre du McDonnell Center for the Space Sciences de WashU.
La star du spectacle, XL-Calibur, mesure la polarisation de la lumière, c'est-à-dire la direction des vibrations du champ électromagnétique. Les informations sur la direction de ces vibrations fourniront aux scientifiques des indices essentiels pour déterminer la forme des gaz et des matériaux extrêmement chauds qui gravitent violemment en orbite autour des trous noirs.
Les observations et l'analyse des données de Cygnus X-1 ont été publiées récemment dans Le journal d'astrophysique et incluent la mesure la plus précise à ce jour de la polarisation des rayons X durs de ce trou noir. L'article a été co-écrit par une collaboration intégrant de nombreux collègues physiciens WashU de Krawczynski, notamment l'étudiant diplômé Ephraim Gau et l'associé de recherche postdoctoral Kun Hu, qui ont été très impliqués dans la recherche en tant qu'auteurs correspondants.
« Si nous essayons de trouver Cyg X-1 dans le ciel, nous chercherions un très petit point de lumière à rayons X », a déclaré Gau. « La polarisation est donc utile pour en savoir plus sur tout ce qui se passe autour du trou noir lorsque nous ne pouvons pas prendre de photos normales depuis la Terre. »
Cette série d'observations est issue du voyage de XL-Calibur de la Suède au Canada en juillet 2024. Lors de la prochaine série, l'équipe espère faire la lumière sur (ou capturer la lumière) d'encore plus de trous noirs, en plus des étoiles à neutrons, lorsque le télescope embarquera depuis l'Antarctique en 2027.
« En combinaison avec les données des satellites de la NASA tels que IXPE, nous pourrions bientôt disposer de suffisamment d'informations pour résoudre des questions de longue date sur la physique des trous noirs dans les prochaines années », a ajouté Krawczynski, chercheur principal du projet.
XL-Calibur est une collaboration entre WashU, l'Université du New Hampshire, l'Université d'Osaka, l'Université d'Hiroshima, l'ISAS/JAXA, le KTH Royal Institute of Technology de Stockholm et le Goddard Space Flight Center (et Wallops Flight Facility), ainsi que 13 instituts de recherche supplémentaires.
