Des études récentes ont révélé que le trou noir supermassif Sagittarius A*, situé au centre de notre galaxie, tourne à une vitesse proche de la limite théorique. Cette découverte suggère des interactions complexes entre les trous noirs et la structure même de l’espace-temps.
Au cœur de la Voie lactée, le trou noir supermassif Sagittarius A* se révèle être un acteur clé dans l’orchestration de la dynamique galactique. Une récente étude menée par Ruth A. Daly et son équipe, révélant la rotation exceptionnellement rapide de ce dernier, marque une avancée majeure en astrophysique. Elle a été publiée dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
La mesure de cette vitesse flirtant avec la limite théorique est le fruit d’une analyse rigoureuse des données de l’Observatoire à rayons X Chandra de la NASA. Elle soulève des questions cruciales sur le rôle des trous noirs dans la dynamique galactique et leur interaction complexe avec l’espace-temps.
La vitesse vertigineuse de Sgr A* et son effet sur l’espace-temps
Les recherches récentes menées à l’aide de l’Observatoire à rayons X Chandra ont permis de mesurer avec précision la vitesse de rotation du trou noir supermassif Sagittarius A* (Sgr A*), situé au centre de notre galaxie. Les résultats indiquent que Sgr A* tourne à une vitesse impressionnante estimée entre 0,84 et 0,96 sur une échelle où 1 représente la vitesse de rotation théorique maximale pour un trou noir.
Le trou noir supermassif de M87, connu pour sa masse particulièrement élevée, présente une vitesse de rotation estimée entre 0,89 et 0,91, ce qui est notablement inférieur. La masse d’un trou noir n’est donc pas le seul facteur déterminant sa vitesse de rotation.
Cette vitesse entraine un phénomène appelé « frame dragging », également connu sous le nom d’effet Lensing-Thirring. Il se distingue nettement de la rotation observée dans les corps célestes conventionnels comme les planètes ou les étoiles. Alors que ces derniers tournent en raison de la distribution de leur masse physique, un trou noir, dépourvu de surface matérielle, induit la rotation par un mécanisme différent et plus complexe.
Dans le cas de Sgr A*, sa rotation n’est pas celle d’une masse physique, mais plutôt celle de l’espace-temps lui-même. Cette rotation entraîne une torsion de l’espace-temps environnant, un effet prédit par la théorie de la relativité générale d’Einstein.
Cette torsion est particulièrement intense près du trou noir, dans une région connue sous le nom d’ergosphère. L’ergosphère est une zone située juste à l’extérieur de l’horizon des événements du trou noir, où l’espace-temps est entraîné par la rotation du trou noir à une vitesse telle que tout objet ou rayonnement se trouvant dans cette région est inévitablement entraîné dans une rotation autour du trou noir pour finalement y être avalé.
Conséquences sur notre compréhension des trous noirs
La mesure de la vitesse de rotation du trou noir supermassif Sagittarius A* apporte un éclairage nouveau sur les mécanismes régissant la formation et l’évolution des trous noirs supermassifs. Elle suggère que les processus d’accrétion, c’est-à-dire la manière dont un trou noir attire et accumule la matière, ainsi que les interactions dynamiques avec l’environnement galactique environnant, jouent un rôle crucial dans la détermination de leur vitesse de rotation.
En effet, la vitesse de rotation d’un trou noir peut influencer la façon dont il interagit avec la matière environnante, depuis la trajectoire des étoiles et des nuages de gaz environnant jusqu’à la formation de disques d’accrétion.
La rotation d’un trou noir joue un rôle important dans les lentilles gravitationnelles, comme l’explique Xavier Calmet, physicien théoricien à l’Université du Sussex, dans un article de Live Science. « Lorsque la lumière se rapproche d’un trou noir en rotation, la rotation de l’espace-temps provoque une courbure ou une torsion du trajet de la lumière ». Il ajoute : « Cela aboutit à un phénomène appelé lentille gravitationnelle, dans lequel la trajectoire de la lumière est courbée en raison de l’influence gravitationnelle du trou noir en rotation. L’effet de déplacement du cadre peut conduire à la formation d’anneaux de lumière et même à la création de l’ombre du trou noir. Ce sont des manifestations de l’influence gravitationnelle des trous noirs sur la lumière ».
Elle affecte également la manière dont la matière et l’énergie sont éjectées du trou noir, notamment les jets de particules à haute énergie, qui émanent souvent des pôles. Ces processus peuvent à leur tour affecter la distribution de la matière dans la galaxie hôte et potentiellement influencer la formation d’étoiles.
Un trou noir
est un objet compact au champ gravitationnel si intense qu'aucune
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