Grâce aux premières simulations effectuées sur un super-ordinateur, les scientifiques ont découvert un nouveau phénomène dans l'un des phénomènes les plus mystérieux: le comportement des jets relativistes provenant de trous noirs.
Des simulations avancées montrent que les courants de jets changent progressivement de direction dans le ciel, à cause de l’espace-temps entraîné dans la rotation d’un trou noir. Ce comportement est conforme aux prédictions d'Albert Einstein sur la gravité extrême près des trous noirs en rotation.
Comprendre le processus de rotation des trous noirs et la distorsion de l'espace-temps qui les entoure reste un casse-tête nébuleux. Mais le superordinateur nous rapproche progressivement de la réponse.
Les trous noirs en rotation rapide absorbent non seulement la matière, mais libèrent également de l’énergie sous forme de jets relativistes. Le gaz et les champs magnétiques entrant dans le trou tournent pour former un disque - des lignes de champ magnétique enchevêtrées et du gaz chaud. Le trou noir absorbe ce bouillon astronomique, laissant des lignes de champ magnétique. Cela transforme un trou noir en une rampe de lancement à partir de laquelle de l'énergie sous forme de jets relativistes se dégage dans l'espace.
Les jets libérés sont beaucoup plus faciles à étudier que les trous noirs eux-mêmes. Cette étude nous permet de comprendre à quelle vitesse la direction du jet change, ainsi que de comprendre la directivité et les paramètres du disque en rotation.
Les premiers modèles se concentraient sur des disques nivelés. En réalité, ils sont situés à un angle (le disque tourne autour d'un axe distinct du trou noir). L'étude confirme que les disques, une fois inclinés, changent de direction par rapport au trou noir.
Auparavant, les jets de précession étaient introuvables, car la création d'un modèle 3D de la zone autour d'un trou noir en rotation rapide nécessitait une puissance de calcul considérable. C'est pourquoi j'ai dû écrire le premier code de la simulation de trou noir accélérée par les processeurs graphiques. Les scientifiques ont ainsi pu tester des simulations sur l'un des plus gros superordinateurs au monde, Blue Waters.
La haute résolution a permis pour la première fois de vérifier que le mouvement turbulent à petite échelle du disque était fixé dans les modèles. Étonnamment, les mouvements étaient si forts qu'ils ont obligé le disque à grossir et la précession s'est arrêtée.
Comparaison de la simulation basse résolution (gauche) et de Blue Waters haute (droite). Le deuxième modèle montre que la précession et l’alignement ralentissent en raison de la dilatation du disque due à la turbulence magnétique
L'accumulation de trous noirs est un système incroyablement complexe ressemblant à un ouragan. Mais le processus va si loin que nous ne pouvons pas envisager de le faire. Par conséquent, les simulations permettent de mieux comprendre le comportement des trous noirs.
Les résultats de la simulation affecteront les recherches ultérieures relatives à la rotation des trous noirs. Cela aidera également à comprendre les ondes gravitationnelles créées par l'impact des étoiles à neutrons et des feux d'artifice électromagnétiques. Les calculs affecteront également l'interprétation de l'observation du télescope Event Horizon enregistrant l'ombre d'un trou noir supermassif au centre de la galaxie.
De plus, la précession des jets a pu expliquer les oscillations de la lumière intense dues aux trous noirs. Nous parlons d'oscillations quasi-périodiques. Pour la première fois, ils ont été remarqués en 1985.
