Un trou noir étire un nuage comme un caramel express
Le trou noir du système binaire V4641 Sagittarii se comporte comme un mixeur géant. Il aspire la matière de l'étoile voisine et la rejette dans l'espace sous forme de deux jets étroits. Ces jets frappent le gaz environnant comme un jet d'eau sur du sable, et creusent peu à peu une cavité immense autour du trou noir.
Le radiotélescope MeerKAT, en Afrique du Sud, a observé ce système pendant plusieurs heures. Les images ont révélé un nuage en forme de nœud papillon : deux boucles allongées s'écartant du trou noir dans des directions opposées. La taille du nuage est de 35 années-lumière. C'est comme si l'on tendait un fil lumineux du Soleil à l'étoile la plus proche, puis qu'on l'étirait dix fois.
Qu'est-ce qui accélère les particules à de telles énergies ? Probablement des ondes de choc à l'intérieur des jets. Lorsqu'un flux rapide percute un gaz lent, il le pousse devant lui comme un bulldozer. Sur ce front, les particules font des allers-retours à travers la frontière et gagnent de la vitesse. C'est ainsi que les électrons du nuage sont accélérés à des énergies des milliers de fois supérieures à celles du Grand collisionneur de hadrons.
Le nuage autour de V4641 Sagittarii est une découverte rare. Il montre que même les petits trous noirs peuvent « souffler » dans l'espace pendant des décennies et créer des structures de la taille d'amas d'étoiles entiers. C'est peut-être ce genre de nuages qui a aidé les rayons cosmiques à remplir notre Galaxie.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2601.03140
Black holes (BHs) in microquasars can launch powerful relativistic jets that have the capacity to travel up to several parsecs from the compact object and interact with the interstellar medium. Recently, the detection of large-scale very-high-energy (VHE) gamma-ray emission around the black hole transient V4641 Sgr and other BH-jet systems suggested that jets from microquasars may play an important role in the production of galactic cosmic rays. V4641 Sgr is known for its superluminal radio jet discovered in 1999, but no radio counterpart of a large-scale jet has been observed. The goal of this work is to search for a radio counterpart of the extended VHE source. We observed V4641 Sgr with the MeerKAT radio telescope at the L and UHF bands and produced deep maps of the field using high dynamic range techniques. We report the discovery of a large-scale (35 pc), bow-tie-shaped, diffuse, radio structure around V4641 Sgr, with similar angular size to the extended X-ray emission discovered by XRISM. However, it is not spatially coincident with the extended VHE emission. After discussing the association of the structure with V4641 Sgr, we investigate the nature of the emission mechanism. We suggest that the bow-tie structure arose from the long-term action of large-scale jets or disk winds from V4641 Sgr. If the emission mechanism is of synchrotron origin, the radio/X-ray extended structure implies acceleration of electrons up to more than 100 TeV as far as tens of parsecs from the black hole.
Le radiotélescope MeerKAT est composé de 64 antennes, chacune de la taille d'un immeuble de trois étages. Ensemble, elles captent les ondes radio avec la même netteté qu'un œil géant de 8 kilomètres de diamètre.