Le trou noir M87 tire des jets presque à la vitesse de la lumière

La galaxie Messier 87 (M87) est située à 55 millions d'années-lumière de la Terre dans la constellation de la Vierge. C'est une galaxie géante avec 12 200 amas globulaires, les 87 amas globulaires de la Voie lactée semblent modestes en comparaison. Au centre de M6,5 se trouve un trou noir d'une masse de 2019 milliards de masses solaires. Il s'agit du premier trou noir pour lequel une image existe, créé en XNUMX par la collaboration de recherche internationale Event Horizon Telescope.

Ce trou noir M87 projette un jet de plasma à des vitesses proches de la vitesse de la lumière, appelée jet relativiste 6 XNUMX années-lumière de long. L'énorme énergie nécessaire pour alimenter ce jet provient probablement de l'attraction gravitationnelle du trou noir. Mais comment un tel jet surgit et ce qui assure sa stabilité sur de grandes distances n'est pas encore tout à fait clair.

M87 attire la matière, qui tourne dans le disque sur une orbite rétrécie jusqu'à ce qu'elle soit absorbée par le trou noir. Le jet est lancé depuis le centre du disque d'accrétion entourant M87, et des physiciens théoriciens de l'Université Goethe, ainsi que des scientifiques d'Europe, des États-Unis et de Chine, ont modélisé cette région en détail. Ils ont utilisé la simulation XNUMXD la plus complexe sur un superordinateur, qui utilise une quantité stupéfiante de temps CPU pour la simulation, et a dû résoudre simultanément les équations de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, les équations d'électromagnétisme de James Maxwell et les équations d'hydrodynamique de Leonard Euler. . Le résultat a été un modèle dans lequel les valeurs calculées pour la température, la densité de matière et les champs magnétiques correspondent étonnamment bien à ce qui a été déduit des observations astronomiques.

Sur cette base, les scientifiques ont pu suivre le mouvement complexe des photons dans l'espace-temps déformé de la région la plus interne du jet et le transformer en une image radio. Ils ont ensuite pu comparer ces images simulées par ordinateur avec les observations faites par de nombreux radiotélescopes et satellites au cours des trois dernières décennies.

Le Dr Alejandro Cruz-Osorio, auteur principal de l'étude, note que «notre modèle théorique de l'émission électromagnétique et de la morphologie du jet de M87 est en accord étonnamment bon avec les observations dans les spectres radio, optique et infrarouge. Le trou noir supermassif M87 tourne probablement rapidement et le plasma est fortement magnétisé dans le jet, accélérant les particules à des échelles de milliers d'années-lumière.

Le professeur Luciano Rezzolla de l'Institut de physique théorique de l'Université Goethe de Francfort note que "le fait que nos images calculées soient si proches des observations astronomiques est une autre confirmation importante que la théorie de la relativité générale d'Einstein est l'explication la plus précise et la plus naturelle de l'existence des trous noirs supermassifs au centre des galaxies. Bien qu'il y ait encore de la place pour des explications alternatives, les résultats de notre étude ont rendu cette "salle" beaucoup plus petite."

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