La couronne du trou noir : un vent qui polarise la lumière express

Original: "X-ray polarization in the soft state of Cyg X-1"
arXiv:2603.10870 · 2026-03-11 · CC BY 4.0 · 2 min
La lueur X de Cygnus X-1 provient d'une couronne surchauffée qui s'écoule vers l'extérieur à près d'un tiers de la vitesse de la lumière.

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Le trou noir Cygnus X-1 est l'un des plus étudiés de notre galaxie. Il forme une paire avec une étoile ordinaire et attire sa matière. Le gaz s'enroule en un disque lumineux, comme l'eau dans un entonnoir, et au-dessus du disque plane une couronne surchauffée – un nuage d'électrons à des centaines de millions de degrés. C'est dans cette couronne que les photons X gagnent de l'énergie supplémentaire et se polarisent, c'est-à-dire que leurs oscillations s'alignent dans une direction.

De nouvelles observations avec plusieurs télescopes spatiaux ont montré que la couronne n'est pas statique. Elle s'écoule vers l'extérieur à environ 0,3 fois la vitesse de la lumière – environ 90 000 kilomètres par seconde. Un tel vent accélère les électrons, et ils diffusent la lumière de manière inégale : les photons qui vont contre le vent reçoivent plus d'énergie que ceux qui vont dans le sens du vent. Cela explique pourquoi la polarisation ne change presque pas avec l'énergie du photon, alors qu'elle devrait normalement beaucoup tourner.

La vitesse du vent dans la couronne est d'environ un tiers de la vitesse de la lumière. En une seconde, un tel flux parcourrait la distance de la Terre à la Lune en quatre secondes.

La comparaison avec les calculs a montré que le trou noir tourne lentement. S'il tournait rapidement, sa gravité ferait tourner le plan de polarisation à des angles différents pour différentes énergies. Les observations ne voient pas une telle rotation. Cela signifie que le trou noir lui-même ne participe presque pas à la création de la polarisation – tout est fait par sa couronne-vent.

Ainsi, Cygnus X-1 confirme une fois de plus : même dans un état calme, le trou noir ne dort pas, mais éjecte continuellement de la matière. Et cette éjection peut être vue non seulement par la luminosité, mais aussi par la façon dont la lumière oscille.

Cygnus X-1 est devenu le premier trou noir découvert par son rayonnement X. En 1974, Stephen Hawking a parié avec Kip Thorne que ce n'était pas un trou noir, et il a perdu.

Dans le roman « Hyperion » de Dan Simmons, un trou noir sert de portail, mais Cygnus X-1 n'a pas d'horizon des événements que l'on puisse traverser – seulement un vent issu de la couronne.

Scientifiques
Jacob BekensteinStephen HawkingBernhard RiemannJoseph WeberKarl SchwarzschildKip Thorne
Notions
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