Des superordinateurs ont simulé un trou noir et ont découvert quelque chose que nous n’avions jamais vu auparavant
Bien que les trous noirs soient toujours noirs, ils émettent parfois d’intenses éclats de lumière à l’extérieur de leur horizon des événements.
Un détail de la simulation du trou noir. (B. Ripperda et al., AJL, 2022)
Auparavant, la cause exacte de ces éruptions était un mystère pour la science.
Ce mystère a été résolu récemment par une équipe de chercheurs qui a utilisé une série de superordinateurs pour modéliser les détails des champs magnétiques des trous noirs de manière bien plus détaillée que tout effort précédent. Les simulations indiquent que la rupture et la reconstitution de champs magnétiques très puissants sont à l’origine des éruptions très lumineuses.
Les scientifiques savent depuis un certain temps que les trous noirs sont entourés de puissants champs magnétiques. En général, ces champs ne sont qu’une partie d’une danse complexe de forces, de matériaux et d’autres phénomènes qui existent autour d’un trou noir.
Cette danse complexe est notoirement difficile à modéliser, même avec des superordinateurs de pointe, si bien que tenter de comprendre les détails de ce qui se passe autour d’un trou noir s’est avéré exceptionnellement difficile.
Des ordinateurs plus puissants peuvent traiter des problèmes informatiques difficiles et, grâce à la loi de Moore, c’est exactement ce dont dispose l’humanité aujourd’hui.
Bart Ripperda, co-auteur principal de l’étude et chercheur postdoctoral au Flatiron Institute et à l’université de Princeton, et ses collègues ont utilisé trois grappes de superordinateurs distinctes pour produire l’image la plus détaillée de la physique qui se déroule à l’extérieur de l’horizon des événements d’un trou noir.
Sans surprise, les champs magnétiques ont joué un rôle majeur dans cette physique. Mais plus important encore, ils ont joué un rôle essentiel dans le développement des éruptions. Plus précisément, les éruptions se forment lorsque les champs magnétiques se séparent puis se recollent.
L’énergie magnétique libérée par ces processus surcharge les photons dans le milieu environnant, et certains de ces photons sont éjectés directement dans l’horizon des événements du trou noir, tandis que d’autres sont éjectés dans l’espace sous forme d’éruptions.
Trou noir simulé avec lignes de champ magnétique en vert. (B. Ripperda et al., AJL, 2022)
Les simulations ont montré la rupture et la création de connexions de champ magnétique qui étaient invisibles aux résolutions précédemment disponibles. L’image de Ripperda et de ses collègues avait une résolution 1 000 fois supérieure à celle de toutes les simulations de trous noirs disponibles auparavant.
Les simulations les plus précises du monde ne peuvent pas compenser un modèle incorrect, de sorte que les simulations précédentes ignoraient les caractéristiques fondamentales des interactions entre les trous noirs.
La haute résolution permet une meilleure compréhension. Les nouvelles simulations ont modélisé avec précision le fonctionnement du champ magnétique autour de l’horizon des événements.
Tout d’abord, la matière recueillie dans le disque d’accrétion migre vers les “pôles” du trou noir. Une telle migration de matière chargée ne manque pas d’affecter les lignes de champ magnétique, qui tentent de se déplacer avec elle.
Une partie de ce processus de déplacement entraîne la rupture de certaines lignes de champ magnétique et leur reconnexion éventuelle avec une autre ligne de champ. Dans certains cas, il se forme une poche de matière qui est isolée des autres forces extérieures, mais qui finit par être projetée vers le trou noir lui-même ou le reste de l’Univers. C’est de là que proviennent les éruptions.
Tous ces processus sont difficiles à simuler, même sur un groupe de superordinateurs. Cependant, la plupart des simulations sont construites pour s’adapter au mieux aux données existantes.
La collecte de données pour tester ces simulations est encore loin. Mais vous pouvez être sûr que quelqu’un, quelque part, y travaille déjà.
Lire aussi : C’est la première fois que des astronomes voient de la lumière provenant de l’autre côté d’un trou noir
Source : Universe Today – Traduit par Anguille sous roche
