Quand deux supermassifs en orbite trous noirs se rapprocher les uns des autres, les résultats peuvent être assez tordus. Une nouvelle visualisation de la NASA montre à quel point l'attraction irrésistible de l'extrême la gravité plie et déforme la lumière dans les anneaux incandescents de gaz chaud encerclant les trous noirs dans un système binaire simulé.
2 trous noirs
© Crédit d’image: Goddard Space Flight Center de la NASA / Jeremy Schnittman et Brian P. Powell
Cette image montre la vue déformée d’un trou noir supermassif plus grand (disque rouge) lorsqu’il passe presque directement derrière un trou noir compagnon (disque bleu) avec la moitié de sa masse.
L'animation montre deux trous noirs: le plus gros de la paire, qui est environ 200 millions de fois la masse de notre soleil, est entouré d'anneaux rouges de gaz chaud appelés disque d'accrétion. En orbite autour de ce géant se trouve un deuxième trou noir pesant environ la moitié de cette masse, et ses anneaux de gaz et de poussière sont illustrés en bleu vif.

De puissantes forces gravitationnelles tirent et déforment le tissu de espace-temps comme un trou noir tourne autour de l'autre, pliant la lumière des disques d'accrétion lumineux des partenaires de danse. Et plus vous vous rapprochez de l'un de ces géants déformés dans la simulation, plus l'autre apparaît tordu, les représentants de la NASA dit dans un communiqué.

« Zoomer sur chaque trou noir révèle de multiples images de plus en plus déformées de son partenaire », a déclaré Jeremy Schnittman, astrophysicien au Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA à Greenbelt, Maryland, dans le communiqué.

L'attraction gravitationnelle au centre d'un trou noir est si irrésistible que même la lumière ne peut pas s'échapper. En son cœur se trouve une région sombre de densité infinie connue sous le nom de singularité, délimitée par l'horizon des événements. Juste à l'extérieur de l'horizon des événements, la gravité plie les photons en une courbe connue sous le nom de sphère de photons. Les anneaux de gaz et de poussière surchauffés du disque d'accrétion tournent autour de cette sphère, tourbillonnant à des vitesses incroyables et crachant. un rayonnement électromagnétique, comme les rayons X, les ondes radio, les micro-ondes et les rayons gamma.

La visualisation commence par une vue aérienne du plus petit trou noir en orbite autour du plus grand. Au début, ni l'un ni l'autre ne semble beaucoup affecté par la proximité de l'autre, mais cela change radicalement une fois que le point de vue se déplace vers le plan orbital. Désormais, lorsqu'un trou noir passe devant l'autre, la lumière de l'objet d'arrière-plan se tord et s'enroule pour suivre la distorsion gravitationnelle. Les couleurs visiblement brillantes dans la visualisation sont des choix artistiques, car les disques d'accrétion dans les trous noirs supermassifs émettraient de la lumière dans le ultra-violet gamme du spectre. Dans le trou noir moins massif - le bleu -, le gaz du disque brûlerait légèrement plus chaud que dans le trou noir plus lourd, selon le communiqué.

Pour créer la simulation, Schnittman a calculé comment la lumière produite dans les disques d'accrétion se courberait autour du tissu déformé de l'espace-temps pendant la danse des trous noirs. Il a calculé les mouvements image par image en une journée environ, à l'aide du cluster de superinformatique Discover du Centre de simulation climatique de la NASA au GSFC, selon le communiqué.

On pense que la plupart des grandes galaxies ont un trou noir supermassif - un trou qui est des millions voire des milliards de fois plus massif que notre soleil - en leur centre. Les systèmes binaires pour ces trous noirs monstres proviennent de collisions de galaxies, bien que dans la plupart des cas, les trous noirs forment une spirale de sorte que seule une fraction des galaxies fusionnées retiennent deux trous noirs en orbite, La NASA a rapporté en 2018. Dans de tels systèmes où les deux trous noirs sont supermassifs, cette distorsion funhouse-miroir de la lumière rougeoyante pourrait persister très longtemps, a déclaré Schnittman dans le communiqué.

« Ce sont les types de systèmes binaires de trous noirs où nous pensons que les deux membres pourraient maintenir des disques d'accrétion pendant des millions d'années », a-t-il déclaré.