Disque d’accrétion (rouge) autour d’un trou noir supermassif. Rayons libérés verticalement
Les astrophysiciens ont développé un nouveau modèle pour tester l'hypothèse de trous noirs supermassifs dans les centres galactiques. Avec son aide, il est possible de prédire combien d’énergie de rotation un trou noir perd quand il émet des rayons d’une substance ionisante (jets astrophysiques). Les pertes d'énergie sont estimées sur la base de calculs du champ magnétique du jet.
Les scientifiques ont observé des centaines de jets relativistes. Nous parlons de grandes sorties de matière sécrétées par des noyaux galactiques actifs hébergeant des trous noirs supermassifs. La matière dans le jet accélère presque à la vitesse de la lumière, le terme «relativiste» est utilisé. Ces jets sont énormes, même dans des cadres astronomiques: ils peuvent être retirés de quelques pour cent du rayon galactique (300 000 fois le trou noir correspondant).
Mais il y a encore beaucoup de questions sur les jets. En fait, les chercheurs ne savent toujours pas exactement de quoi ils sont faits, car l’enquête ne fournit pas de lignes spectrales. On suppose qu'ils sont représentés par des électrons et des positrons ou des protons. La matière en rotation et tombant dans un trou noir s'appelle un disque d'accrétion. Qu'il joue un rôle important dans la formation du jet. On pense qu'un trou noir avec un disque d'accrétion devient le mécanisme le plus efficace pour la transformation d'énergie (il peut dépasser 100%).
A sa manière, le principe ressemble au travail d'un vélo électrique. Cependant, il existe un décalage entre l’énergie entrante et l’énergie libérée. Il semble qu’il existe une source d’énergie cachée. C'est une sorte de pile qui alimente la rotation d'un trou noir.
À l'aide de l'accrétion, un trou noir prend un moment angulaire (accélère). Les jets sont tissés dans l'énergie de la rotation. Des effets similaires peuvent être observés sur de jeunes objets stellaires. Mais leur vitesse de rotation est beaucoup moindre.
Structure du champ magnétique transverse du jet
Récemment, des scientifiques ont créé une nouvelle méthode de mesure des champs magnétiques dans les jets, libérés par les noyaux galactiques actifs. Un trou noir n'a pas son propre champ magnétique. Mais autour de lui, un champ magnétique vertical est généré par une substance ionisable dans le disque d'accrétion. Pour calculer la perte d'énergie de rotation, il est nécessaire de trouver le flux magnétique à travers la limite autour du trou noir (horizon des événements). Avec un trou noir massif, vous pouvez calculer la distance entre l’axe de rotation et l’horizon des événements. Cela vous permet de déterminer la différence de potentiel électrique entre l'axe de rotation et la limite. Lors de la prise en compte du champ électrique masqué dans le plasma, un courant électrique à proximité du trou noir peut être détecté. Connaissant les indicateurs de différence de courant et de potentiel, il sera possible d'estimer la quantité d'énergie perdue.
L'analyse montre une corrélation entre la puissance totale des jets et la perte d'énergie de rotation. Fait intéressant, l’étude utilise un modèle récent de structure réactive. Auparavant, on pensait que les jets avaient une structure transversale uniforme. Maintenant, le champ de jet n'est pas uniforme, ce qui offre des résultats plus précis.
La plupart des galaxies avec des jets vivent trop loin pour déterminer la structure exacte de leurs champs magnétiques. Par conséquent, nous ne pouvons compter que sur des expériences et des modèles. Ce travail théorique permet d'estimer la perte d'énergie de rotation sans connaître la vitesse de rotation. Cela prend seulement une mesure du champ magnétique.
