Publié le 18 novembre 2025 à 01h50. Des scientifiques ont réalisé une mesure inédite de la polarisation des rayons X émis par Cygnus X-1, un système stellaire abritant un trou noir situé à 7 000 années-lumière de la Terre, ouvrant de nouvelles perspectives sur la physique extrême de ces objets cosmiques.
- Une équipe internationale a mesuré avec précision la lumière émise par le système Cygnus X-1, composé d’une étoile en orbite autour d’un trou noir.
- Cette observation a été rendue possible grâce au télescope XL-Calibur, un instrument embarqué sur un ballon stratosphérique.
- Les données recueillies, combinées à celles d’autres observatoires comme IXPE, pourraient permettre de résoudre des énigmes persistantes sur le comportement de la matière à proximité des trous noirs.
Cette avancée significative dans l’étude des trous noirs a été rendue possible grâce à un télescope de nouvelle génération, XL-Calibur. Lancé en juillet 2024 depuis Esrange, en Suède, et récupéré près de Kugluktuk, au Nunavut (Canada), après six jours de vol, ce télescope a observé Cygnus X-1 dans un état particulier, qualifié d’« état dur » par les experts. À ce stade, les processus à haute énergie au sein de la couronne de plasma entourant le trou noir sont prédominants.
XL-Calibur a notamment mesuré la polarisation de la lumière, une propriété qui révèle la direction des vibrations du champ électromagnétique. Cette information est cruciale pour comprendre comment la matière se comporte dans des environnements aussi extrêmes. « En combinant ces données avec celles des satellites de la NASA comme IXPE, nous pourrions bientôt disposer de suffisamment d’informations pour résoudre des questions de longue date sur la physique des trous noirs pour les années à venir », a déclaré Henric Krawczynski, chercheur principal du projet à l’Université de Washington à Saint-Louis.
L’étude, publiée dans The Astrophysical Journal, souligne l’importance de ces observations pour valider les simulations informatiques de plus en plus sophistiquées des processus se déroulant à proximité des trous noirs.
Par ailleurs, une autre étude scientifique récente a suggéré que l’univers primitif était peuplé d’une diversité insoupçonnée d’objets cosmiques, notamment des trous noirs et des étoiles qui se « cannibalisent » en consommant d’autres étoiles. Les recherches indiquent que, peu après le Big Bang, les interactions entre particules ont donné lieu à des phénomènes physiques plus complexes qu’on ne le pensait. Publiée dans Physical Review D, cette étude s’appuie sur des modèles cosmologiques qui soutiennent l’existence d’une phase appelée Early Matter Dominate Era (EDMT), durant les premiers instants du cosmos. À cette époque, avant la formation des atomes, les particules étaient regroupées en halos de matière. L’effondrement gravitationnel de ces halos aurait alors donné naissance aux premiers trous noirs et à d’autres structures inhabituelles.
Les chercheurs ont notamment évoqué l’existence d’étoiles dites « cannibales », qui tirent leur énergie de l’annihilation de particules plutôt que de la fusion nucléaire, ainsi que d’étoiles à bosons, dont la formation dépendrait de propriétés quantiques et qui auraient une existence éphémère avant de s’effondrer en trous noirs primordiaux. Ephraïm Gau, membre de l’équipe, a souligné l’importance d’étudier les phénomènes « qui ne peuvent pas être observés avec les images conventionnelles prises depuis la Terre ». « La polarisation est un outil précieux pour comprendre ce qui se passe autour d’un trou noir lorsque nous ne pouvons pas obtenir d’images directes », a-t-il expliqué.
Les institutions impliquées dans ces recherches comprennent l’Université de Washington à Saint-Louis, l’Université du New Hampshire, l’Université d’Osaka, l’Université d’Hiroshima, l’ISAS/JAXA, le KTH Royal Institute of Technology et le Goddard Space Flight Center de la NASA.
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