Les champs magnétiques du trou noir au centre de la Voie lactée révélés

Les astronomes ont découvert de puissants champs magnétiques qui s'enroulent en spirale autour du trou noir supermassif Sagittarius A* (Sgr A*), situé au cœur de notre galaxie, la Voie lactée, a annoncé mercredi l'Observatoire européen austral (ESO).

Cette image en lumière polarisée montre un anneau de lumière orangée strié de lignes régulières ceinturant Sgr A*. Produite par la collaboration de l'Event Horizon Telescope (EHT), à laquelle participe l'ESO, elle révèle une structure étonnamment similaire à celle observée avec M87*, le premier trou noir à avoir été imagé, au centre de la galaxie Messier 87.

>> Les deux trous noirs supermassifs M87* et Sagittarius A* vus en lumière polarisée:

Les observations révèlent "l'existence de champs magnétiques puissants, tordus et organisés à proximité du trou noir situé au centre de la Voie lactée", selon Sara Issaoun, du Centre américain d'astrophysique de Harvard et coresponsable du projet, citée par l'ESO. En étudiant ces deux trous noirs, elle remarque que les scientifiques ont appris que "des champs magnétiques puissants et ordonnés sont essentiels pour que les trous noirs interagissent avec le gaz et la matière qui les entourent".

L'observation en lumière polarisée permet, comme une sorte de filtre, d'isoler une partie du rayonnement lumineux d'un objet et de révéler ainsi certaines de ses particularités. Bien que la lumière polarisée nous entoure, l'œil humain ne peut la distinguer de la lumière "normale". Dans le plasma qui entoure ces trous noirs, les particules qui tourbillonnent autour des lignes de champ magnétique transmettent un motif de polarisation perpendiculaire au champ. Grâce à cela, les astronomes voient de façon de plus en plus détaillée ce qui se passe dans les régions des trous noirs; il est ainsi possible de cartographier leurs lignes de champ magnétique.

Les trous noirs supermassifs logent au centre des galaxies, avec une masse comprise entre un million et des milliards de fois celle du Soleil. Censés être apparus très tôt dans l'Univers, leur formation reste un mystère. Leur attraction gravitationnelle est telle que rien ne peut s'en échapper, ni la matière, ni la lumière. On ne peut donc pas directement les observer.

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Une caractéristique universelle

Mais avec M87* en 2019, puis Sagittarius A* en 2022, l'EHT a imagé le halo de lumière qui est produit par les flux de matière et de gaz dont se nourrit et que rejette le trou noir: "La lumière polarisée nous en apprend beaucoup plus sur l'astrophysique, les propriétés du gaz et les mécanismes qui interviennent lorsqu'un trou noir se nourrit", explique Angelo Ricarte, membre de la Harvard Black Hole Initiative et coresponsable du projet.

Tout aussi important, "le fait que les deux trous noirs nous orientent vers des champs magnétiques puissants suggère qu'il s'agit d'une caractéristique universelle, voire fondamentale, de ce type de systèmes", estime Mariafelicia De Laurentis, scientifique adjointe du projet EHT et professeure à l'université italienne de Naples Federico II.

Les images en lumière polarisée de ces deux trous noirs supermassifs ravissent les scientifiques car, avec les données qui les accompagnent, elles offrent de nouveaux moyens de comparer et d'opposer des trous noirs de tailles et de masses différentes (lire encadré), dans des galaxies très dissemblables. "Au fur et à mesure que la technologie s'améliore, les images sont susceptibles de révéler encore plus de secrets sur les trous noirs et leurs similitudes ou différences", se réjouit le Centre pour l'Astrophysique d'Harvard et du Smithsonian.

>> Les champs magnétiques vus grâce à la polarisation:

Cette recherche a été présentée dans deux papiers publiés dans The Astrophysical Journal Letters, à consulter ici et là.

Stéphanie Jaquet et l'ats