«Voler» l’énergie d’un trou noir? Des astrophysiciens pensent avoir trouvé la solution

Des physiciens ont appris, grâce à l'étude des jets émis par les trous noirs, que la matière peut éviter de se retrouver à l'intérieur et même leur «voler» de l'énergie, selon la revue MNRAS.

Les trous noirs sont connus pour leur appétit vorace. Ils s'attaquent à la matière avec une telle férocité que même la lumière ne peut s'échapper une fois qu'elle a été avalée. Toutefois, rien n'empêche les scientifiques d'observer ce qui se passe avec les particules traversant le point de non-retour d'un trou noir appelé l'horizon.

D'après la revue scientifique MNRAS, de nouvelles simulations conduites par des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Berkeley et de l'UC à Berkeley, associent plusieurs théories expliquant comment les courants électriques autour d'un trou noir tordent les champs magnétiques pour former des jets et comment des particules traversant le point de non-retour d'un trou noir, l'horizon, peuvent apparaître à un observateur lointain.

Kyle Parfrey, du Laboratoire national Lawrence Berkeley et de l'UC à Berkeley, a déclaré à la revue que des simulations pour décrire les jets nécessiteraient une combinaison de connaissances en physique des plasmas et de théorie de la relativité générale. De premières observations dans ce domaine ont établi que la matière avance vers l'horizon du trou noir à une très grande vitesse, seulement trois fois moindre que celle de la lumière, ce qui a permis de constater le caractère inhabituel de son interaction avec le trou noir.

L'équipe de Kyle Pargrey estime avoir trouvé une éventuelle explication à cette anomalie dans les jets des trous noirs en étudiant comment leur force d'attraction influence la matière aux abords de l'horizon. Les chercheurs estiment aujourd'hui que leur champ gravitationnel aura un impact particulier sur le mouvement des paires électron-positron «virtuelles» qui se forment constamment à «la lisière» du trou noir sous l'influence de la fluctuation quantique du vide.

Ainsi, l'une de ces particules élementaires pourrait «tomber» sur l'horizon du trou noir et disparaître, tandis que son anti-particule serait «éjectée» dans l'espace. Les particules à énergie négative peuvent contribuer à l'extraction de l'énergie de rotation des trous noirs, comme l'a indiqué dès 1971 Roger Penrose, en les ralentissant. L'énergie «volée» permettrait à la particule positive d'échapper à l'étreinte mortelle du trou noir.

Selon les calculs de Kyle Parfrey et de son équipe, ces interactions sont directement liées à l'apparition de jets, ces boules de plasma chaud qui se déplacent à la vitesse de la lumière, précise la revue.

Il s'agit maintenant de vérifier cette théorie grâce au projet Event Horizon Telescope, un réseau de télescopes terrestres qui permet notamment d'étudier l'environnement des trous noirs Sagittaire A* et M87*.

Grâce à ces données, indiquent les chercheurs, il sera possible de comparer les jets à leur modèle théorique et de comprendre à quel point celui-ci correspond à la réalité, souligne MNRAS.