Les astronomes n’ont découvert que relativement récemment que les jets de trous noirs émettent des rayons X, et comment les jets accélèrent les particules à cet état de haute énergie est un mystère. Un modèle phare de la façon dont ces jets génèrent des rayons X s’attend à ce que les émissions de rayons X des jets restent stables sur de longues échelles de temps (des millions d’années). Cependant, l’astronome de l’Université du Maryland Eileen Meyer et ses collègues ont découvert que les émissions de rayons X d’un nombre statistiquement significatif de jets variaient sur quelques années seulement.
Vue d’artiste d’un jet émanant de NGC 4993. Crédit image : JA Biretta et al / NASA / ESA / Hubble Heritage Team / STScI / AURA / Sci.News.
“L’une des raisons pour lesquelles nous sommes enthousiasmés par la variabilité est qu’il existe deux principaux modèles de production de rayons X dans ces jets, et ils sont complètement différents”, a déclaré le Dr Meyer, auteur principal de l’étude. étude publié dans la revue Astronomie naturelle.
« Un modèle invoque des électrons de très basse énergie et un autre des électrons de très haute énergie. Et l’un de ces modèles est totalement incompatible avec tout type de variabilité.
Pour l’étude, le Dr Meyer et ses co-auteurs ont analysé les données d’archives de l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA.
Ils ont examiné presque tous les jets de trous noirs pour lesquels Chandra avait de multiples observations, ce qui représentait 155 régions uniques dans 53 jets.
“Découvrir une variabilité relativement fréquente sur des échelles de temps aussi courtes est révolutionnaire dans le contexte de ces jets, car cela n’était pas du tout prévu”, a déclaré le Dr Meyer.
En plus de supposer la stabilité des émissions de rayons X au fil du temps, la théorie la plus simple sur la façon dont les jets génèrent des rayons X suppose que l’accélération des particules se produit au centre de la galaxie dans le “moteur” du trou noir qui entraîne le jet.
Cependant, les auteurs ont constaté des changements rapides dans les émissions de rayons X sur toute la longueur des jets. Cela suggère que l’accélération des particules se produit tout au long du jet, à de grandes distances de l’origine du jet au niveau du trou noir.
“Il existe des théories sur la façon dont cela pourrait fonctionner, mais une grande partie de ce avec quoi nous avons travaillé est maintenant clairement incompatible avec nos observations”, a déclaré le Dr Meyer.
Fait intéressant, les résultats ont également laissé entendre que les jets plus proches de la Terre avaient plus de variabilité que ceux beaucoup plus éloignés.
Ces derniers sont si éloignés qu’au moment où la lumière qui en provient atteint le télescope, c’est comme remonter dans le temps.
Il est logique pour l’équipe que les jets plus anciens aient moins de variabilité.
“Plus tôt dans l’histoire de l’Univers, l’Univers était plus petit et le rayonnement ambiant était plus important, ce qui, selon nous, pourrait conduire à une plus grande stabilité des rayons X dans les jets”, ont déclaré les chercheurs.
_____
ET Meyer et al. Variabilité des jets de rayons X extragalactiques à l’échelle du kiloparsec. Nat Astron, publié en ligne le 29 mai 2023 ; doi : 10.1038/s41550-023-01983-1
