Le trou noir du système binaire Swift J1727.8-1613 scintille en rayons X comme un feu de camp dans le vent. Mais si l'on observe attentivement le rythme de ce scintillement, on distingue des « bosses » nettes — des sursauts à certaines fréquences, semblables à des battements de tambour dans le bruit d'une foule. Les astronomes ont capté deux de ces bosses dans les données du télescope chinois Insight-HXMT, qui a observé le système dans le domaine des rayons X durs jusqu'à 100 keV.
Il s'avère que la fréquence des battements augmente avec l'énergie des photons : plus la lumière est « dure », plus le pouls est rapide. Mais seulement jusqu'à 30 keV — au-delà, la fréquence se fige, comme si le batteur se fatiguait d'accélérer. Parallèlement, l'amplitude des oscillations (à quel point le flux varie) continue de croître et atteint 15 % dans la gamme la plus dure, de 50 à 100 keV. Cela signifie que la source des pulsations se trouve dans une couronne très chaude — un nuage de particules incandescentes suspendu juste au-dessus du trou noir, comme la vapeur au-dessus d'une marmite bouillante.
Lorsque les astronomes ont appliqué le modèle de précession relativiste — l'orbite de la matière oscille légèrement, comme une toupie — ils ont pu estimer la masse et la rotation du trou noir. Avec l'ensemble complet des données, la masse se situe entre 2,84 et 120 masses solaires, et la vitesse de rotation (paramètre de spin) entre 0,14 et 0,43. Si l'on ne considère que les gammes les plus dures, où la fréquence est stable, les contraintes se resserrent : la masse ne dépasse pas 14 masses solaires, et le spin ne dépasse pas 0,40. C'est une rotation très modeste — le trou noir ne tourne pas du tout à la limite.
Ces mesures aident à comprendre comment la matière tombe dans le trou noir et pourquoi la couronne X se comporte ainsi. Chaque « bosse » dans le spectre est comme une empreinte digitale laissée par la matière sur ses derniers tours avant de plonger dans l'abîme.
L'énergie des photons X dans cette étude atteignait 100 keV — c'est des dizaines de milliers de fois plus que l'énergie de la lumière visible. De tels photons ne naissent que dans des conditions extrêmes, où la température atteint des centaines de millions de degrés.
Dans le film « Interstellar », le trou noir Gargantua tourne presque à la vitesse maximale, ce qui ralentit fortement le temps près de lui. Le vrai trou noir de cet article tourne plusieurs fois plus lentement, mais il fait quand même danser la matière à un rythme effréné.