Le jet galactique du trou noir supermassif M87* est en double hélice d’ADN

décembre 13, 2021 0 Par Astro Photo Météo 53

Le trou noir supermassif M87*, contenant plusieurs milliards de masses solaires, est à l’origine d’un jet de matière que l’on connait depuis 1918, grâce à l’astronome américain Heber Doust Curtis de l’Observatoire Lick. Les radioastronomes viennent de révéler que ce jet a une structure hélicoïdale en rapport avec de puissants champs magnétiques.

La radioastronomie a révélé les premiers quasars au début des années 1960 et très rapidement les astrophysiciens se sont demandé si les extraordinaires quantités d’énergie rayonnées par ces objets n’étaient pas le produit de trous noirs très massifs en rotation entourés d’un disque d’accrétion. Nous savons maintenant qu’il en est bien ainsi. Ou, si l’on veut être rigoureux, que les objets compacts contenant de un million à plusieurs milliards de masses solaires que nous détectons au cœur des grandes galaxies se comportent à tout point de vue jusqu’à présent comme ces trous noirs.

En tombant vers eux pour former d’abord un disque d’accrétion, la matière s’échauffe prodigieusement à cause de forces de frottement visqueuses dans le courant de gaz. Celui-ci s’ionise, libérant des électrons et des noyaux d’atomes de sorte que des courants électriques naissent ainsi que des champs magnétiques générés par ces courants.

Des jets de particules relativistes accélérées

Au final, on obtient donc un plasma et des champs magnétiques se déplaçant dans l’espace-temps courbe d’un trou noir en rotation, ce qui le fait se comporter comme un générateur de courant et un accélérateur de particules infiniment plus puissant que le LHC. Il existe alors de nombreux phénomènes relevant de ce que l’on appelle la magnétohydrodynamique en espace-temps courbe. L’un de ces phénomènes est la production de jets de matière avec des champs magnétiques et à la base de sa description on trouve la découverte faite en 1977 par deux jeunes astrophysiciens relativistes alors à l’université de Cambridge, Roger Blandford et Roman Znajek.

L’un des trous noirs supermassifs les plus étudiés et qui possèdent de tels jets est devenu célèbre il y a quelques années puisqu’il s’agit de M87* dont une image montrant l’ombre de son horizon des événements a été révélée par les membres de la collaboration Event Horizon Telescope.

Aujourd’hui, ce sont encore des radioastronomes qui révèlent des aspects cachés de ce trou noir, aspects que l’on pense possédés par d’autres trous noirs dans le cosmos observable. Ainsi en est-il de M87* sous le regard du Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) aux USA comme l’expliquent les membres d’une équipe internationale dans un article publié dans Astrophysical Journal Letters.

Un record de longueur pour une structure magnétique dans un jet

Rappelons que M87* tire son nom de M87 qui est une galaxie elliptique géante située à environ 55 millions d’années-lumière de la Voie lactée de la Terre. M87* contient environ 6,5 masses solaire. La découverte aujourd’hui annoncée est accompagnée d’un communiqué du National Radio Astronomy Observatory, en français Observatoire national de radioastronomie, avec des commentaires des radioastronomes impliqués.

« En réalisant des images VLA de haute qualité à plusieurs longueurs d’onde radio différentes de la galaxie Messier 87 (M87), nous avons pu révéler pour la première fois la structure tridimensionnelle du champ magnétique dans ce jet », explique ainsi Alice Pasetto de l’Université nationale autonome du Mexique, leader de l’équipe, et qui précise que  « le matériau de ce jet trace une double hélice, similaire à la structure de l’ADN ».

« Des champs magnétiques hélicoïdaux sont attendus à proximité du trou noir et sont censés jouer un rôle très important dans la canalisation de la matière dans un jet étroit, mais nous ne nous attendions pas à trouver un champ hélicoïdal aussi puissant s’étendant si loin vers l’extérieur », précise également son collègue José M. Marti, de l’Université de Valence.

La lumière polarisée, une clé de l’astrophysique

La structure hélicoïdale du champ magnétique s’étend jusqu’à au moins 3.300 années-lumière, ce qui est beaucoup plus loin que ce qu’un tel champ magnétique n’avait été détecté auparavant dans un jet galactique. Sa structure se révèle par l’effet des champs magnétiques sur la polarisation des ondes radio. L’intensité des champs magnétiques peut aussi se déduire de l’étude de ces émissions de rayonnement électromagnétique. Elles découlent de mouvements de particules chargées produisant ce que l’on appelle le rayonnement synchrotron.

Ce seraient des instabilités dans l’écoulement du plasma de particules qui produiraient des déformations des lignes de champs magnétiques en donnant la structure observée. On a toutes les raisons de penser que ce phénomène n’est pas spécifique au jet de ce trou noir supermassif.

« M87 est relativement proche de nous et son jet est très puissant, ce qui en fait une excellente cible d’étude. Les indices qu’il nous donne peuvent nous aider à comprendre ce phénomène très important et omniprésent dans l’Univers », a déclaré Jose L. Gomez, de l’IAA-CSIC, Grenade.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/trou-noir-supermassif-jet-galactique-trou-noir-supermassif-m87-double-helice-adn-95505/