Une équipe internationale d'astronomes co-dirigée par un chercheur de l'IAS a identifié ce qui semble être une règle universelle régissant l'un des comportements les plus spectaculaires des trous noirs : la production de puissants jets. Les chercheurs ont découvert que les trous noirs peuvent lancer des jets au même stade critique de leur cycle d'alimentation, quelle que soit leur taille. Cela inclut les trous noirs de « masse stellaire », environ dix fois la masse de notre soleil, ainsi que les trous noirs supermassifs, des millions de fois plus lourds. Dans une nouvelle qui ravira quiconque aime l'expression « règle universelle », il semble que le cosmos ait une politique unique pour au moins une chose.

Le travail a été réalisé par Andrew Mummery, membre Martin A. et Helen Chooljian (2025-30) à l'École des sciences naturelles de l'Institute for Advanced Study, et Adelle Goodwin, boursière de la Forrest Research Foundation au Centre international de recherche en radioastronomie de l'Université Curtin, en Australie-Occidentale. Publiée dans Nature Astronomy sous le titre « A universal critical accretion rate for black hole jet formation », l'étude rassemble des années d'observations à travers de multiples longueurs d'onde. Les chercheurs ont combiné des données provenant de télescopes en Amérique, en Australie, en Inde, en Afrique du Sud, et dans l'espace. Parce que pourquoi utiliser un seul télescope quand on peut en utiliser plusieurs sur plusieurs continents et un autre flottant dans le vide ?

Leur attention s'est portée sur les événements de rupture par effet de marée, qui se produisent lorsqu'une étoile passe si près d'un trou noir supermassif que des forces gravitationnelles intenses la déchirent. Ces événements ont donné à l'équipe une occasion rare d'observer comment un trou noir se comporte après avoir soudainement reçu une grande quantité de matière stellaire. « Nous voulions vraiment résoudre cet énorme puzzle », a déclaré Mummery. « Pourquoi certains trous noirs supermassifs émettent-ils des jets radio juste après avoir déchiqueté une étoile, tandis que d'autres restent là, apparemment complètement dormants, pour soudainement allumer leurs jets des mois ou même des années plus tard ? » C'est l'équivalent cosmique d'un voisin qui vous ignore pendant des années puis veut soudainement vous emprunter une tasse de sucre.

Les trous noirs sont souvent comparés à des aspirateurs cosmiques, mais leur comportement alimentaire est bien plus désordonné. « Quand un trou noir déchire une étoile, il n'avale pas tout proprement », a déclaré Goodwin. Une partie de la matière stellaire tombe vers le trou noir, tandis qu'une grande partie peut être violemment expulsée dans l'espace par de puissants écoulements. Ces énormes « rots » cosmiques peuvent transporter de la matière sur de vastes distances et affecter considérablement l'évolution des galaxies qui les abritent. Adieu la métaphore de l'aspirateur bien rangé. C'est plutôt comme un tout-petit avec une assiette de spaghettis.

Une façon plus rapide d'étudier les trous noirs supermassifs

Les astronomes soupçonnent depuis longtemps que les trous noirs obéissent aux mêmes règles physiques fondamentales même lorsque leurs masses diffèrent énormément. Confirmer cette idée a été difficile car les changements autour des trous noirs supermassifs peuvent normalement se dérouler sur des milliers, voire des millions d'années. Les événements de rupture par effet de marée offrent un moyen de contourner ce problème. Lorsqu'une étoile est détruite, l'épisode d'alimentation qui en résulte autour d'un trou noir supermassif peut évoluer en quelques années seulement. Cela donne aux scientifiques une vue beaucoup plus rapide de processus autrement extrêmement difficiles à suivre en temps réel. Enfin, une raison de soutenir la destruction stellaire.

L'idée clé derrière la nouvelle étude a émergé dans un cadre inattendu. Lors d'une conférence d'astrophysique à Madrid, Mummery et Goodwin discutaient dans un bar lorsqu'ils ont réalisé que la même règle connue pour régir la production de jets dans les trous noirs plus petits pourrait aussi s'appliquer aux supermassifs. La science : parfois, ça se passe autour de tapas et de vin.

Pour tester l'idée, les chercheurs ont examiné vingt événements de rupture par effet de marée en utilisant des observations en lumière optique, ultraviolette, rayons X et ondes radio. Ils ont finalement réduit l'échantillon à dix événements de haute qualité pour lesquels ils pouvaient déterminer de manière fiable à la fois le taux d'alimentation du trou noir et le moment de ses écoulements radio. L'analyse