Au centre de jeunes galaxies, des trous noirs supermassifs engrangeant une quantité folle d'énergie et de luminosité absorbent la matière à une vitesse effarante. Des chercheurs de l'université Northwestern, aux États-Unis, ont déterminé que la force gravitationnelle de certains quasars s'avère si puissante qu'elle provoque une déchirure de leurs disques d'accrétion.
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À travers l'Univers, des monstres cosmiques ingurgitent la matière, du gaz et des poussières cosmiques à la moindre fraction de photon. Beaucoup de phénomènes concernant les trous noirs ont été théorisés au cours des dernières décennies, ces hypothétiques objets devenant on ne peut plus tangibles avec la publication de la photo du trou noir supermassif M87* en 2019. S'ils font toujours l'objet de spéculations, des universitaires de la Northwestern University, située au nord de Chicago, pourraient bien avoir découvert une caractéristique inédite les concernant. Dans une étude publiée le 20 septembre dans The Astrophysical Journal, les chercheurs expliquent avoir découvert que si la matière s'agrège en disque autour de cet abîme gravitationnel, ce disque peut être violemment déchiré par la gravité et absorbé extrêmement rapidement, en quelques mois seulement.
Un festin gargantuesque
Les astrophysiciensastrophysiciens se sont basés sur des modélisationsmodélisations en 3D de quasars pour mener à bien leur étude. Le terme quasarquasar désigne plus spécifiquement des trous noirs supermassifstrous noirs supermassifs trouvés dans les noyaux actifs de jeunes galaxiesgalaxies (AGC, Active galactic nucleus), émettant des rayonnements quasi stellaires. Une importante quantité de matière orbiteorbite autour de ces quasars, formant un disque d'accrétiondisque d'accrétion principalement composé de poussières et de gaz. « La théorie classique portant sur le fonctionnement des disques d'accrétion calcule que l'état d'un disque évolue lentement autour d'un trou noir. Mais nous avons constaté certaines variations, et il s'avère que certaines parties du disque peuvent être ingurgitées en quelques mois », détaille le doctorant Nick Kaaz dans un communiqué.
En modélisant les disques d'accrétion autour de quasars, les chercheurs ont compris que ces derniers se fractionnent en deux parties, l'une interne et l'autre externe. Les deux adoptent alors un mouvementmouvement gyroscopique, dont la portion interne semble se mouvoir bien plus rapidement. La raison est simple : ces larges bancs de matière se font engloutir à grande vitesse en plongeant au-delà de l’horizon des événements. Les deux parties du disque d'accrétion se « heurtent » alors à différents angles, la portion externe déversant de la matière dans le disque interne. Le cycle se répète ainsi, offrant un festin gargantuesque au trou noir.
La victoire de la force gravitationnelle
« Des régions internes du disque, extrêmement lumineuses, peuvent disparaître en un laps de temps très court. L'objet perd alors en luminositéluminosité, avant que le cycle ne se répète. Et la théorie standard des disques d'accrétion n'explique pas le phénomène observé sur les simulations », remarque Nick Kaaz.
Les visualisations standard d'un disque d’accrétion d’un trou noir le représentent comme plat et relativement uniforme. Mais cette scission s'explique sur ces nouvelles modélisations par une déchirure provoquée par l'importante force gravitationnelleforce gravitationnelle exercée par le trou noir. Pour Kaaz et ses collaborateurs, cette théorie pourrait expliquer les extrêmes variations de luminosité observées chez certains quasars. Découverts à la jonction des années 1950 et 1960, ces objets parmi les plus lumineux et énergétiques observables dans l'Univers, recèlent encore de nombreux mystères.
