Dans de nouvelles recherches, les astronomes ont utilisé IXPE de la NASA (Imaging X-Ray Polarimétrie Explorer) pour observer un jet hautement relativiste émanant du Blazar Bl Lacerae, un trou noir supermassif entouré d’un disque brillant et des jets orientés vers la terre.
Les astrophysiciens avaient deux explications possibles concurrentes pour les rayons X forment des jets hautement relativistes, l’un impliquant des protons et un impliquant des électrons.
Chacun de ces mécanismes aurait une signature différente dans la polarisation de la lumière des rayons X.
La polarisation est une propriété de lumière qui décrit la direction moyenne des ondes électromagnétiques qui composent la lumière.
Si les rayons X dans les jets d’un trou noir sont très polarisés, cela signifierait que les rayons X sont produits par des protons gyrant dans le champ magnétique du jet ou des protons interagissant avec les photons de Jet.
Si les rayons X ont un degré de polarisation plus faible, cela suggère que les interactions électron-photons conduisent à la production de rayons X.
IXPE est le seul satellite volant aujourd’hui qui peut faire une telle mesure de polarisation.
«Ce fut l’un des plus grands mystères des avions de trou noir supermassif», a déclaré le Dr Iván Agudo, astronome de l’Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC.
«Et IXPE, avec l’aide d’un certain nombre de télescopes à base au sol, nous a finalement fourni les outils pour le résoudre.»
Les astronomes ont constaté que les électrons doivent être les coupables grâce à un processus appelé diffusion Compton.
Également connu sous le nom d’effet Compton, ce processus se produit lorsqu’un photon perd ou gagne de l’énergie après avoir interagi avec une particule chargée, généralement un électron.
Dans les jets de trous noirs supermassifs, les électrons se déplacent près de la vitesse de la lumière.
IXPE a aidé les astronomes à apprendre que, dans le cas d’un jet de Blazar, les électrons ont suffisamment d’énergie pour disperser des photons de lumière infrarouge jusqu’à des longueurs d’onde aux rayons X.
BL Lacerae est l’un des premiers Blazars jamais découverts, à l’origine considéré comme une étoile variable dans la constellation de Lacerta.
IXPE a observé BL Lacerae en novembre 2023 pendant sept jours avec plusieurs télescopes au sol mesurant la polarisation optique et radio-radio en même temps.
Par coïncidence, lors des observations de polarisation des rayons X, la polarisation optique de Bl Lacerae a atteint un nombre élevé: 47,5%.
« Ce n’était pas seulement la Bl Lacerae la plus polarisée au cours des 30 dernières années, c’est le Blazar le plus polarisé jamais observé », a déclaré le Dr Ioannis Liodakis, astrophysicien à l’Institut d’astrophysique – en avant.
Les chercheurs ont constaté que les rayons X étaient beaucoup moins polarisés que la lumière optique.
Ils n’ont pas été en mesure de mesurer un fort signal de polarisation et ont déterminé que les rayons X ne peuvent pas être plus polarisés que 7,6%.
Cela a prouvé que les électrons interagissant avec les photons, via l’effet Compton, doivent expliquer les rayons X.
« Le fait que la polarisation optique était tellement plus élevée que dans les rayons X ne peut être expliqué que par la diffusion Compton », a déclaré le scientifique du projet IXPE, le Dr Steven Ehlert, astronome du Marshall Space Flight Center.
«Ixpe a réussi à résoudre un autre mystère du trou noir», a déclaré le Dr Enrico Costa, astrophysicien de l’istituto di astrofísica e Planetologia spaziali de l’istituto nazionale di astrofísica.
«La vision polarisée des radiographies d’Ixpe a résolu plusieurs mystères durables, et c’est l’un des plus importants.
