Les modèles de lumière émise par les disques d’accrétion varient en fonction de la masse du trou noir supermassif

Feeding Supermassive Black Hole
Nourrir le trou noir supermassif

Vue d’artiste d’un flux d’accrétion interne et d’un jet d’un trou noir supermassif lorsqu’il se nourrit activement, par exemple, d’une étoile qu’il a récemment déchirée. Image : ESO/L. Calçada

La lumière vacillante émise par les disques d’accrétion astrophysique peut révéler la masse du supermassif trou noir (SMBH) à leur centre, selon une nouvelle étude. Les résultats fournissent une nouvelle méthode pour caractériser les masses de SMBH à l’aide d’observations optiques et aident à limiter les processus mal compris qui se produisent dans les disques d’accrétion.

Disques d’accrétion – constitués de gaz, de poussière et plasma – entourer les SMBH situés au centre des galaxies actives. Lorsque le matériau du disque d’accrétion tombe vers le trou noir, il se réchauffe, émettant une énorme quantité de rayonnement, notamment de la lumière ultraviolette et optique.

Bien que ces disques soient beaucoup plus petits que leur galaxie hôte – à peu près la taille du système solaire – ils peuvent souvent surpasser tout le reste de la galaxie. Cependant, les disques d’accrétion scintillent pour des raisons inconnues, ce qui fait que leur luminosité fluctue sur une large gamme d’échelles de temps.

Colin Burke et ses collègues rapportent qu’une échelle de temps caractéristique mesurée à partir de la variabilité optique des disques d’accrétion est corrélée aux masses des SMBH qu’ils entourent. Les auteurs ont mesuré la variabilité optique de 67 galaxies actives bien observées pour déterminer l’échelle de temps sur laquelle les fluctuations sont devenues sensiblement plus petites, connue sous le nom d’échelle de temps «d’amortissement» (généralement plusieurs centaines de jours). Ils constatent que cette échelle de temps d’amortissement est liée à la masse SMBH sur toute la gamme des masses SMBH observées dans les galaxies actives et peut même s’étendre à des disques d’accrétion plus petits autour d’autres objets.

« L’un des aspects les plus intéressants de l’étude de Burke et al. est qu’il étend ses découvertes à des objets beaucoup moins massifs, tels que nain blanc étoiles, qui émettent des radiations via un mécanisme de disque d’accrétion similaire et peuvent être considérées comme des SMBH d’accrétion miniatures », écrivent Paulina Lira et Patricia Arevalo dans une perspective connexe.

Pour en savoir plus sur cette découverte, lisez Mysterious Flickering Decoded: Supermassive Black Hole Size Revealed by Its Feeding Pattern.

Référence : « Une échelle de temps de variabilité optique caractéristique dans les disques d’accrétion astrophysique » par Colin J. Burke, Yue Shen, Omer Blaes, Charles F. Gammie, Keith Horne, Yan-Fei Jiang, Xin Liu, Ian M. McHardy, Christopher W. Morgan , Simone Scaringi et Qian Yang, 12 août 2021, Science.
DOI : 10.1126/science.abg9933

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