Quelle est la longueur maximale des jets produits par un trou noir? Un nouveau record a été établi récemment avec la découverte d'une paire de jets de 23 millions d'années-lumière de long provenant d'un trou noir actif il y a des milliards d'années. Surnommés Porphyrion, en référence à un géant de la mythologie grecque, ces impressionnants jets ont été créés par un type de trou noir qui ne crée généralement pas de longs jets, mais qui émet habituellement un rayonnement à partir du gaz qu’il capture. L’animation présentée montre ce que l’on verrait si on tournait autour de ce puissant trou noir. Le jet de Porphyrion est formé de particules énergétiques et rapides. Les zones brillantes sont les endroits où ces particules entrent en contact avec le gaz environnant. Cette découverte a été réalisée en examinant les données des observatoires optiques Keck et Mayall (DESI) ainsi que des radiotélescopes LOFAR (LOw Frequency ARray) et GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope). L’existence de tels jets démontre que les trous noirs peuvent affecter leurs galaxies ainsi que la matière très loin dans l’univers. (Animation Credit: Science Communication Lab for Martijn Oei et al., Caltech)
1^er octobre 2024

Quand peut-on voir un trou noir, une tulipe et un cygne simultanément? La nuit, si le moment est opportun et si votre télescope est pointé dans la bonne direction. La magnifique et complexe nébuleuse de la Tulipe s’épanouit à environ 8 000 années-lumière en direction de la constellation du Cygne. Le rayonnement ultraviolet des jeunes étoiles énergétiques situées à la limite de l’association Cygnus OB3, dont l’étoile de type O HDE 227018, ionise les atomes et alimente l’émission de la Tulipe. Stewart Sharpless a inscrit en 1959 dans son catalogue ce nuage rougeâtre de gaz et de poussière interstellaire de près de 70 années-lumière de diamètre sous la désignation Sh2-101. Le trou noir Cygnus X-1 est aussi dans le champ de vision de cette image. Ce trou noir est un microquasar qui est l’une des sources de rayons X les plus puissantes du ciel de la Terre. Propulsée par de puissants jets provenant d'un trou noir caché, son onde de choc incurvée et bleutée moins lumineuse n'est que faiblement visible au-delà des pétales de la tulipe cosmique, près du côté droit du cadre. (Image Credit & Copyright: Anirudh Shastry)
28 aout 2024

Qu’arrive-t-il à une étoile qui s’aventure trop près d’un trou noir? Elle est entièrement détruite par le trou noir, mais comment? Ce n’est pas uniquement la force qui en est responsable, mais la différence d’attraction gravitationnelle entre la face rapprochée du trou noir et celle éloignée qui crée cette destruction. C’est le même phénomène, mais à une échelle bien plus petite, qui crée les marées océaniques sur Terre par la Lune et le Soleil. Cette vidéo illustre la destruction d’une étoile. On la voit d’abord s’approcher du trou noir à une vitesse qui devient de plus en plus grande. Lorsque la vitesse orbitale augmente, l'atmosphère externe de celle-ci est arrachée lorsqu’elle est au plus près du trou noir. Une grande partie de l'atmosphère de l'étoile se disperse dans l'espace profond, mais une partie continue de tourner autour du trou noir et forme un disque d'accrétion. L'animation vous emmène ensuite dans le disque d'accrétion tout en regardant vers le trou noir. Y compris les étranges effets visuels de lentille gravitationnelle, vous pouvez même voir la face cachée du disque. Enfin, vous regardez l'un des jets expulsés le long de l'axe de rotation. Les modèles théoriques indiquent que ces jets expulsent non seulement du gaz énergétique, mais qu'ils créent aussi des neutrinos énergétiques, dont l'un a peut-être été observé récemment sur Terre. (Video Illustration Credit: DESY, Science Communication Lab)
16 juin 2024

Quel serait le paysage que vous verriez en faisant le tour d’un trou noir? S’il était entouré d’un disque d’accrétion tourbillonnant de gaz incandescent, la gravité immense du trou noir dévierait sa lumière et lui donnerait alors un aspect vraiment inhabituel. Cette vidéo nous donne un aperçu du spectacle. On commence par vous montrer ce que vous verriez si vous étiez juste au-dessus de plan du disque d’accrétion. Entourant le trou noir central, on voit une mince image du disque en orbite qui marque la position de la sphère photonique qui indique la position de l’horizon du trou noir. À gauche, des parties de la grande image principale apparaissent plus brillantes parce qu’elles se déplacent vers vous. La vidéo se poursuit alors que vous tournez autour du trou noir, le regardant de côté, puis traversant le plan du disque de l’autre côté et finalement retournant à votre point de départ. Le disque d’accrétion effectue d’intéressantes inversions, mais il ne semble jamais plat. Des simulations comme celle-ci sont assez pertinentes de nos jours, car les trous noirs sont maintenant imagés avec des détails sans précédent par le réseau de radiotélescopes Event Horizon Telescope. (Visualization Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center, Jeremy Schnittman)
8 mai 2024
REPRISE du 25 aout 2020

Quel est le destin d’une étoile qui s’approche d’un trou noir? Si la rencontre est directe, l’étoile tombe dans le trou noir et tout disparait. Mais, il est plus probable que la rencontre soit indirecte et que la gravité du trou noir arrache à l’étoile ses couches extérieures. L’étoile est alors démantelée graduellement. Dans ce cas, la majeure partie de la matière de l’étoile n’est pas bouffée par le trou noir. Un événement de rupture stellaire par effet de marée peut être aussi lumineux qu’une supernova et on en découvre de plus en plus grâce aux programmes automatisés d’observation du ciel. Dans cette illustration artistique, une étoile vient de dépasser un trou noir. Une partie de son gaz lui a été arrachée et s’est mise en orbite autour du monstre cosmique. La bordure intérieure du disque gazeux autour du trou noir a vu sa température augmentée lors de la rupture et il peut demeurer très lumineux longtemps après que l’étoile s'est éloignée. (Illustration Credit: NASA, JPL-Caltech)
5 mai 2024
REPRISE du 24 mars 2020

Près du centre de ce paysage cosmique et au cœur de la nébuleuse d'Orion, se trouvent quatre étoiles chaudes et massives appartenant à l'amas du Trapèze. Groupées dans une région d'environ 1,5 année-lumière, elles dominent de l'amas du Trapèze. Le rayonnement ultraviolet ionisant des étoiles du Trapèze provient surtout de Theta1 Orionis C, l'étoile la plus brillante et la plus massive des quatre. C'est la principale source d'énergie qui fait briller les gaz environnants. Âgé de seulement trois-millions d'années, l'amas était encore plus compact dans sa jeunesse. Une étude dynamique récente montre que les collisions stellaires à un âge précoce de l'amas pourraient avoir donné naissance à un trou noir dont la masse serait plus de cent fois celle du Soleil. La présence d'un trou noir dans l'amas pourrait expliquer les vitesses élevées observées pour quelques étoiles. La nébuleuse d'Orion est à environ 1500 années-lumière et si la présence du trou noir est confirmée, ce serait le trou noir connu le plus rapproché de la Terre. (Image Credit & Copyright: Fred Zimmer, Telescope Live)
5 janvier 2024
REPRISE du texte du 5 aout 2018

Le sursaut gamma GRB 221009A est probablement le signal émis par la naissance d’un nouveau trou noir provenant de l’effondrement d’une étoile massive qui se serait produit il y a longtemps dans l’univers lointain. L’explosion extrêmement puissante alors produite est représentée dans ce GIF qui a été réalisé en utilisant les données captées par le télescope « Fermi Gamma-ray Space Telescope ». Cet instrument a capté des photons dont l’énergie dépassait les 100 millions d’électronvolts (eV). À titre de comparaison, l’énergie des photons de la lumière visible avoisine les 2 eV. On aperçoit la lueur gamma constante de haute énergie provenant du plan de la Voie lactée qui traverse à gauche et en diagonale l’animation. La lueur de GRB 221009A est au centre et elle s’estompe assez rapidement. GRB 221009A est l’un des sursauts les plus énergétiques détectés à ce jour et aussi, du moins en ce qui concerne ce type d’événement, il est relativement rapproché, car il s’est produit à environ 2 milliards d’années-lumière de nous. En orbite terrestre basse, le télescope de grande surface Fermi a capté les photons de ce sursaut pendant plus de 10 heures lorsque le rayonnement gamma de GRB 221009A balayait la Terre, dimanche dernier le 9 octobre. (Image Credit: NASA, DOE, Fermi LAT Collaboration)
15 octobre 2022

Que se passe-t-il lorsqu’un trou noir détruit une étoile à neutrons? Les analyses indiquent qu’un tel événement a créé l’onde gravitationnelle GW200115 qui a été détectée en janvier 2020 par les observatoires LIGO et Virgo. Cette simulation numérique illustre cet événement. La vidéo commence avec un trou noir et une étoile à neutrons en rotation l’un autour de l’autre (au centre de l’écran dans le rectangle). Leur masse respective est d’environ six masses solaires pour le trou noir et 1,5 masse solaire pour l’étoile à neutrons. On voit qu’ils émettent ensemble une quantité croissante d’ondes gravitationnelles. Ces ondes sont illustrées en bleu dans la simulation. Le duo tourne de plus en plus rapidement l’un autour de l’autre jusqu’à ce que le trou noir avale l’étoile. Comme l’étoile à neutrons est restée d’une seule pièce durant la collision, peu de lumière a été produite et c’est ce qui explique l’absence de l’observation de la contrepartie optique. Après son repas, le trou noir a brièvement résonné et l’émission des ondes gravitationnelles a cessé. Cette animation de 30 secondes peut sembler courte, mais elle dure en réalité environ 1000 fois plus longtemps que l’événement réel de la fusion des deux comparses. (Video Credit: Simulation: S.V. Chaurasia (Stockholm U.), T. Dietrich (Potsdam U. & MPIGP); Visualization: T. Dietrich (Potsdam U. & MPIGP), N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer (MPIGP))
14 juillet 2021

Quel est le destin d’une étoile qui s’approche trop près d’un trou noir? Eh bien, elle est démantelée par le trou noir! Mais, comment cela se passe-t-il? En réalité, ce n’est pas l’attraction gravitationnelle directe qui est responsable de la destruction de l’étoile, c’est la différence entre cette attraction sur le côté rapproché de l’étoile et son côté éloignée. L’étoile est étirée comme on peut le faire avec un élastique, c’est ce que l’on appelle la force de marée. Cette vidéo montre la désintégration d’une étoile. Vous voyez d’abord l’étoile qui approche du trou noir. Sa vitesse orbitale augmente et son atmosphère externe lui est arrachée lors de son passage au périhélie et une partie importante de celle-ci est dispersée dans l’espace. Mais, une partie de son atmosphère continue d’orbiter autour du trou noir et un disque d’accrétion en résulte. L’animation tient compte des étranges mirages visuels produits par les effets de lentille gravitationnelle, on peut même voir le côté opposé du disque. Finalement, on voit le jet qui est expulsé en direction de l’axe de rotation du disque. Les modèles théoriques prédisent que des gaz très chauds sont présents dans ces jets ainsi que des neutrinos énergétiques que l’on a peut-être observés récemment sur Terre. (Video Illustration Credit: DESY, Science Communication Lab)
27 avril 2021

Qu'est devenue l'étoile supergéante rouge N6946-BH1? Elle était bien là il y a quelques années, Hubble l'a photographiée. Maintenant, il ne reste qu'une faible lueur. Et ce qui est encore plus étrange, aucune supernova n'a été observée dans les parages, bien que cette étoile ait vu sa luminosité augmentée significativement pendant quelques mois. L'hypothèse la plus à la mode est que la forte gravité de cette étoile, 25 fois plus massive que le Soleil, a retenu la majeure partie de sa matière au cours des derniers moments tumultueux de son agonie. Ensuite, l'étoile se serait effondrée directement en un trou noir sans produire d'explosion. Si c'est le cas, ce qui reste à l'extérieur du trou noir forme sans doute un disque d'accrétion dont la matière émet une faible radiation infrarouge en s'enroulant et en tombant vers le monstre. Si ce mode de fin de vie d'une étoile est confirmé par l'observation d'autres phénomènes semblables, on devra conclure qu'une étoile très massive peut terminer sa vie plus calmement qu'en explosant. (Image Credit: NASA, ESA, Hubble, C. Kochanek (OSU))
6 juin 2017

Que verriez-vous si vous vous dirigiez directement vers un trou noir? Un endroit particulièrement fascinant est la sphère des photons en orbite autour du trou noir à une distance environ 50 % plus grande que le rayon de son horizon. Si vous regardiez le ciel depuis la sphère des photons, la moitié du ciel serait totalement noire, l'autre moitié serait exceptionnellement brillante et vous pourriez voir l'arrière de votre tête entre ces deux moitiés. Cette animation numérique décrit ce tableau plutôt inusité. La raison de la noirceur de la moitié du ciel est que le trajet des rayons lumineux de cette partie du ciel provient du trou noir qui, comme chacun le sait, n'émet pas de lumière. L'autre moitié du ciel est très brillante, sa lumière est décalée vers le bleu et elle présente de plus en plus d'images complètes du ciel au fur et à mesure que l'on s'approche de la ligne sombre qui divise le ciel en deux parties, l'endroit où vous vous trouvez. Comme les photons tournent sur un cercle à cet endroit, ceux qui partent de l'arrière de votre tête peuvent faire un tour complet du trou noir et revenir vers vos yeux.  Aucune partie du ciel ne vous est cachée, les étoiles qui seraient normalement derrière le trou noir apparaissent maintenant passer rapidement autour de l'anneau d'Einstein, un anneau qui forme ici une ligne horizontale au milieu de la zone brillante de l'animation. Cette animation est une partie d'une série qui explore l'apparence du paysage près de l'horizon d'un trou noir. Remarquez que l'auteur de cette animation est l'un des éditeurs de l'APOD. (Image Credit & Copyright: Robert Nemiroff (MTU))
2 juillet 2013

Que se passe-t-il lorsque de la matière tombe dans un trou noir? Même si peu de matière tombe dans le trou noir de Cygnus X-1, l’étude de ce système a permis de comprendre ce qui se passe. L’image annotée de ce système qui est un microquasar montre la matière qui est arrachée à l’étoile HD 226868 par le trou noir. La matière qui tombe vers le trou noir est fortement accélérée et comme sa température est très grande, elle est ionisée : c’est donc une source d’émission d’onde électromagnétique. En plus, elle entre en collision avec la matière du disque d’accrétion du trou noir, ce qui produit d’intenses radiations X. L’effondrement de la matière produit aussi des jets de gaz qui atteignent des vitesses presque égales à celle de la lumière. L’observation du système Cygnus X-1 a aussi confirmé que ces jets peuvent engendrer des coquilles en expansion comme celle que nous montre la photo du jour en haut à droite. Tout le mécanisme d’effondrement de la matière vers un trou noir est un sujet de recherche intense actuellement. (Credit & Copyright: Steve Cullen (lightbuckets.com))
8 juin 2009

L'observatoire spatial en rayon X Chandra nous a permis d'étudier plus en profondeur le mouvement des jets étroits de haute énergie qui sont éjectés par ce que l'on croit être des trous noirs laissés par des étoiles qui ont agonisé. Ces jets projettent dans l'espace d'énorme quantité de matière à des vitesses approchant celle de la lumière. Les collisions entre la matière de ces jets et les gaz déjà présents produisent d'intenses radiations X. En 1998 la source de rayon X XTE J1550-564 a connu un gigantesque sursaut d'intensité. Les trois images en rayon X à gauche provenant de Chandra montrent que les points intenses de rayon X se sont éloignés de plus de trois années-lumière depuis l'explosion alors que le jet s'affaiblit maintenant au point de ne plus être visible. Le dessin d'artiste à droite montre le modèle d'un système binaire composé d'une étoile à gauche et d'un trou noir à droite. Le trop-plein de matière dans le disque d'accrétion qui entoure le trou noir serait à l'origine des jets de matière. (Image Credit: CXC, NASA; Illustration Credit: M. Weiss (CXC))
8 octobre 2002

XTE J1118+480 est un bon candidat au titre de trou noir et on sait qu’il se balade dans le halo de la Voie lactée. On pense que ce trou noir d'origine stellaire serait en train de dévorer l'étoile qui l'accompagne dans son périple. On l'a découvert l'an dernier grâce aux rayons X qu'il produit lorsque la matière de l'étoile compagne s'engouffre dans celui-ci. On a donné le nom de microquasar à un tel système binaire d'étoiles, formé d'un trou noir ou encore d'une étoile à neutrons qui produit des jets de matière perpendiculaire au disque d'accrétion. Les radiations, autant dans le domaine des ondes radio qu'en lumière visible, observées pour XTE J118+480 permettent de déduire le mouvement du système dans le ciel et même de calculer les paramètres de son orbite. Le point mauve de cette image indique la position actuelle du trou noir et le point jaune la position du Soleil. Le trou noir est à environ 6000 années-lumière du Soleil. La ligne orangée indique son orbite jusqu'à une période remontant à 230 millions d'années dans le passé. Les astronomes ont remarqué que la boucle de cette orbite passant très haut et très bas du plan de la Voie lactée est similaire aux orbites des amas globulaires qui sont parmi les premières grandes structures de notre galaxie. Il semble donc plausible que l'origine de XTE J1118+480 soit directement lié au halo et remonte ainsi au premier instant de l'histoire de notre galaxie. (Ce n'est cependant pas la conclusion de cet article publié en 2006.)  (Credit: I. Rodrigues and I. F. Mirabel (IAFE, SAp/CEA) et al., NRAO, AUI, NSF (Orbit Illustration))
21 septembre 2001