La visualisation d’un modèle de supercalculateur montre comment les positrons se comportent près de l’horizon des événements d’un trou noir en rotation.
L'attraction gravitationnelle d'un trou noir est si grande que même la lumière ne peut pas s'échapper si elle se rapproche d'une distance critique. Mais vous avez une chance de vous échapper. Certes, vous devez être une particule subatomique.
Comme les trous noirs absorbent la matière dans l'environnement, ils éjectent également de puissants jets de plasma chaud avec des électrons et des positrons. Avant que les particules n'atteignent l'horizon des événements (point de non retour), elles commencent à s'accélérer. Lorsqu'elles se déplaçaient à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, ces particules ont basculé hors de l'horizon des événements et sont sorties le long de l'axe de rotation du trou noir.
Le phénomène s'appelle jets relativistes. Ce sont des flux gigantesques et puissants de particules émettant de la lumière. Les scientifiques ont observé de tels jets pendant des dizaines d'années, mais personne ne comprend exactement comment des particules emballées reçoivent l'énergie nécessaire.
Pour trouver la réponse, les chercheurs ont développé un nouvel ensemble de simulations pour un supercalculateur combinant des théories vieilles de dix ans afin de fournir de nouvelles informations sur les mécanismes de jet de plasma permettant de voler de l'énergie aux puissants champs gravitationnels des trous noirs.
La simulation unit pour la première fois la théorie, qui explique comment les courants électriques autour d’un trou noir tendent des champs magnétiques dans un jet, à la théorie, où il est révélé comment des particules traversant l’horizon des événements peuvent réduire l’énergie totale de rotation d’un trou noir. Le modèle devait tenir compte non seulement de l'accélération des particules et de la lumière émanant des jets relativistes, mais également de la manière dont les positrons et les électrons sont créés (une collision de photons de haute énergie, comme les rayons gamma). Il s’agit d’une formation de paires capable de transformer la lumière en matière. Les résultats de la nouvelle modélisation ne s'écartent pas radicalement des résultats précédents, mais apportent quelques nuances intéressantes. Par exemple, il était possible de trouver un grand agrégat de particules dont les énergies relativistes sont négatives, telles que mesurées par des observateurs éloignés d'un trou noir. Quand ils tombent dans un trou noir, son énergie totale est réduite.
De plus, les scientifiques sont confrontés à une surprise. Il s’est avéré que tant de particules d’énergie négative entrent dans le trou noir que l’énergie extraite par la chute est comparable à celle du champ magnétique environnant. Si les observations le confirment, l’influence des particules à énergie négative est si forte qu’elle peut modifier les attentes concernant le spectre d’émission des jets de trous noirs.
L’équipe envisage d’améliorer les modèles en comparant les données avec les observations réelles d’observatoires, comme le télescope Event Horizon (son objectif est de prendre les premières photos d’un trou noir).
