Des chercheurs découvrent une caractéristique inédite des quasars: la déchirure de leurs disques d’accrétion

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 l’Université du nord-ouest située au nord de Chicago, pourraient bien avoir découvert une caractéristique inédite les concernant. Dans une étude publiée le 20 septembre dans Le journal d’astrophysiqueles 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 astrophysiciens se sont basés sur des modélisations en 3D de quasars pour mener à bien leur étude. Le terme quasar désigne plus spécifiquement des trous noirs supermassifs trouvés dans les noyaux actifs de jeunes galaxies (AGC, Noyau galactique actif), émettant des rayonnements quasi stellaires. Une importante quantité de matière orbite autour de ces quasars formant un disque 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 mouvement 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 luminosité 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 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.