Les chercheurs ont franchi une étape majeure pour comprendre comment les trous noirs influencent l'univers en mesurant directement la puissance de leurs jets, une tâche qui semble à peu près aussi facile que de mesurer un ouragan avec une règle. En utilisant un réseau de radiotélescopes répartis à travers le globe, une équipe dirigée par l'Université Curtin a capturé des images détaillées qui révèlent à quel point ces jets peuvent être énergétiques, confirmant les théories de longue date selon lesquelles les trous noirs sont les surdoués ultimes de l'univers.

L'étude, publiée dans Nature Astronomy, s'est concentrée sur Cygnus X-1, un système bien connu qui comprend le premier trou noir confirmé et une étoile supergéante massive. Les scientifiques ont déterminé que les jets émanant de ce trou noir transportent une production d'énergie équivalente à environ 10 000 Soleils, ce qui fait beaucoup de soleils.

Pour effectuer cette mesure, l'équipe s'est appuyée sur un réseau de télescopes largement espacés travaillant ensemble comme un seul. Cette configuration leur a permis d'observer comment les jets étaient poussés et déformés par les vents puissants provenant de l'étoile voisine alors que le trou noir parcourait son orbite. L'effet est similaire à la façon dont de fortes rafales sur Terre peuvent courber un jet d'eau d'une fontaine, si cette fontaine était alimentée par la fureur concentrée de 10 000 étoiles.

En calculant la force du vent de l'étoile et en suivant la déviation des jets, les chercheurs ont pu déterminer la puissance des jets à un moment précis. C'est la première fois que les scientifiques mesurent directement l'énergie instantanée des jets de trous noirs plutôt que de s'appuyer sur des moyennes à long terme, ce qui revient à mesurer un éclair plutôt que la pluviométrie annuelle moyenne.

L'équipe a également mesuré la vitesse des jets, constatant qu'ils se déplacent à environ la moitié de la vitesse de la lumière, soit environ 150 000 kilomètres par seconde. Déterminer cette vitesse a été un défi pour les scientifiques pendant de nombreuses années, probablement parce que leurs radars fondaient.

Le projet a été dirigé par le Curtin Institute of Radio Astronomy (CIRA) et le nœud Curtin du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR), avec des contributions de l'Université d'Oxford.

L'auteur principal, le Dr Steve Prabu, qui a travaillé au CIRA pendant l'étude et est maintenant à l'Université d'Oxford, a expliqué que l'équipe a utilisé une séquence d'images pour suivre ce qu'il a décrit comme des "jets dansants". Ce terme fait référence à la façon dont les jets changent de direction à plusieurs reprises alors qu'ils sont poussés par les vents forts de l'étoile supergéante tandis que les deux objets orbitent l'un autour de l'autre, créant la valse la plus destructrice de l'univers.

Le Dr Prabu a déclaré que ces observations révèlent combien de l'énergie générée près d'un trou noir est transférée dans son environnement, influençant les alentours. "Une découverte clé de cette recherche est qu'environ 10 % de l'énergie libérée lorsque la matière tombe vers le trou noir est emportée par les jets," a déclaré le Dr Prabu. "C'est ce que les scientifiques supposent généralement dans les modèles simulés à grande échelle de l'Univers, mais cela a été difficile à confirmer par observation jusqu'à présent," a-t-il ajouté, confirmant que parfois la simulation est, en fait, correcte.

Le co-auteur, le professeur James Miller-Jones, du CIRA et du nœud Curtin de l'ICRAR, a noté que les techniques antérieures ne pouvaient estimer la puissance des jets que sur des périodes extrêmement longues, parfois sur des milliers ou des millions d'années. Cela rendait difficile la comparaison directe de l'énergie des jets avec les émissions de rayons X produites lorsque la matière tombe dans un trou noir, un cas classique d'inconvénient de mesure à l'échelle cosmique.

"Et parce que nos théories suggèrent que la physique autour des trous noirs est très similaire, nous pouvons maintenant utiliser cette mesure pour ancrer notre compréhension des jets, qu'ils proviennent de trous noirs 10 ou 10 millions de fois plus massifs que le Soleil," a déclaré le professeur Miller-Jones, suggérant une délicieuse évolutivité de la destruction.

"Avec des projets de radiotélescopes comme le Square Kilometre Array Observatory actuellement en construction en Australie-Occidentale et en Afrique du Sud, nous nous attendons à détecter des jets provenant de trous noirs dans des millions de galaxies lointaines, et le point d'ancrage fourni par cette nouvelle mesure aidera à calibrer leur production d'énergie globale," a-t-il poursuivi, esquissant un plan pour cataloguer les sèche-cheveux les plus puissants de l'univers.

"Les jets de trous noirs fournissent une source importante de rétroaction à l'environnement environnant et sont essentiels pour comprendre l'évolution des galaxies," a-t-il conclu, nous rappelant que même les vides cosmiques ont besoin de s'exprimer.

D'autres collaborateurs à la recherche comprenaient l'Université de Barcelone, l'Université du Wisconsin-Madison, l'Université de Lethbridge et l'Institut des sciences spatiales.