trou noir sur le coté
© R. Hynes (image recadrée)
Vue d'artiste de MAXI J1820+070.
Des chercheurs de l'Université de Turku, en Finlande, ont découvert que l'axe de rotation d'un trou noir dans un système binaire est incliné de plus de 40 degrés par rapport à l'axe de l'orbite stellaire. La découverte remet en question les modèles théoriques actuels de formation de trous noirs.

L'observation par les chercheurs de l'observatoire de Tuorla en Finlande est la première mesure fiable qui montre une grande différence entre l'axe de rotation d'un trou noir et l'axe d'une orbite de système binaire. La différence entre les axes mesurés par les chercheurs dans un système stellaire binaire appelé MAXI J1820+070 était de plus de 40 degrés.

Souvent pour les systèmes spatiaux avec des objets plus petits orbitant autour du corps massif central, l'axe de rotation propre de ce corps est dans une large mesure aligné avec l'axe de rotation de ses satellites. Ceci est également vrai pour notre système solaire : les planètes orbitent autour du Soleil dans un plan qui coïncide à peu près avec le plan équatorial du Soleil. L'inclinaison de l'axe de rotation du Soleil par rapport à l'axe orbital de la Terre n'est que de sept degrés.

« L'attente d'alignement, dans une large mesure, ne tient pas pour les objets bizarres tels que les binaires à rayons X des trous noirs. Les trous noirs de ces systèmes ont été formés à la suite d'un cataclysme cosmique - l'effondrement d'une étoile massive Maintenant, nous voyons le trou noir entraîner la matière de l'étoile compagne proche et plus légère en orbite autour de lui. Nous voyons un rayonnement optique et des rayons X lumineux comme le dernier soupir du matériau entrant, ainsi que l'émission radio des jets relativistes expulsés du système. , » dit Juri Poutanenprofesseur d'astronomie à l'Université de Turku et auteur principal de la publication.

En suivant ces jets, les chercheurs ont pu déterminer très précisément la direction de l'axe de rotation du trou noir. Au fur et à mesure que la quantité de gaz tombant de l'étoile compagne vers le trou noir a commencé à diminuer, le système s'est estompé et une grande partie de la lumière dans le système provenait de l'étoile compagne. De cette manière, les chercheurs ont pu mesurer l'inclinaison de l'orbite à l'aide de techniques spectroscopiques, et celle-ci coïncidait presque avec l'inclinaison des éjections.
« Pour déterminer l'orientation 3D de l'orbite, il faut en outre connaître l'angle de position du système sur le ciel, c'est-à-dire comment le système est tourné par rapport à la direction vers le nord sur le ciel. Cela a été mesuré à l'aide de techniques polarimétriques, » dit Juri Poutanen.
Les résultats publiés dans le La science magazine ouvrent des perspectives intéressantes vers des études sur la formation de trous noirs et l'évolution de tels systèmes, car un tel désalignement extrême est difficile à obtenir dans de nombreux scénarios de formation de trous noirs et d'évolution binaire.

« La différence de plus de 40 degrés entre l'axe orbital et le spin du trou noir était complètement inattendue. Les scientifiques ont souvent supposé que cette différence était très faible lorsqu'ils ont modélisé le comportement de la matière dans un espace-temps courbe autour d'un trou noir. les modèles actuels sont déjà très complexes, et maintenant les nouvelles découvertes nous obligent à leur ajouter une nouvelle dimension », déclare Poutanen.

La principale découverte a été faite à l'aide de l'instrument polarimétrique construit en interne DIPol-UF monté sur le télescope optique nordique, qui appartient à l'Université de Turku conjointement avec l'Université d'Aarhus au Danemark.