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Le trou noir supermassif au centre de notre Galaxie émet une lumière instable, et la polarisation de son rayonnement varie plus fortement que sa luminosité globale.
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Au centre de la Voie lactée se trouve le trou noir supermassif Sagittarius A*. Il est quatre millions de fois plus massif que le Soleil, mais à l'échelle cosmique, il se comporte calmement : il ne s'illumine que rarement, lorsqu'il avale une portion de gaz. Les astronomes l'ont observé avec le radiotélescope ALMA — un réseau d'antennes perché dans le désert chilien de l'Atacama.
Il s'avère que la luminosité globale du trou noir varie peu — moins de 10 %. En revanche, la direction d'oscillation de la lumière, sa polarisation, varie bien plus nettement : d'environ 30 % pour la polarisation linéaire et de 50 % pour la circulaire. C'est comme si un feu brûlait régulièrement, mais que ses flammes dansaient dans des directions différentes. La polarisation est restée stable au cours de la journée, mais pas la luminosité. Il semble que la lumière polarisée naisse dans un amas compact, tandis que la lumière ordinaire provient d'une région plus étendue.
Le 24 avril 2018, le télescope à rayons X Chandra a capté une éruption de Sagittarius A*. Au même moment, le pic de lumière polarisée en ondes millimétriques est arrivé sans le délai habituel. Normalement, les rayons X s'illuminent d'abord, puis la radio répond plus tard — comme le tonnerre après l'éclair. Ici, tout s'est produit simultanément.
Cette synchronisation brise le schéma habituel où les électrons sont d'abord accélérés, puis refroidissent en émettant à différentes longueurs d'onde successivement. Au lieu de cela, l'énergie semble être injectée en continu dans une région raréfiée. C'est un indice important pour comprendre comment la matière se comporte au bord même du trou noir.
Sagittarius A* (Srg A*), the supermassive black hole at the center of the Milky Way, provides a unique laboratory to study accretion dynamics and plasma processes near the event horizon. We investigated the variability and polarization properties of Srg A* using ALMA observations during the 2018 Event Horizon Telescope campaign. We analyzed high-cadence full-polarization light curves from ALMA at millimeter wavelengths, performed time-series analysis, and investigated the temporal behavior during an X-ray flare observed by Chandra on 2018 April 24. The variability characteristics are compared with expectations from standard accretion flow models. We find low variability in total intensity ($$\sigma/\mu < 10\%$$), but significantly higher variability in linear and circular polarization (~ 30% and ~ 50%, respectively). A time-series analysis reveals red-noise variability, with power spectral densities between -2 and -3 across all Stokes parameters. Polarized intensity shows stable intra-day timescales, while total intensity exhibits more variable timescales, suggesting distinct emission regions, with polarization likely arising from a coherent structure. On April 24, a statistically significant inter-band delay in polarized intensity coincides with a near-simultaneous X-ray and millimeter peak that deviates from the typical delayed flare scenario. This event also features enhanced millimeter variability and coherent polarization loop evolution. The observed simultaneity challenges standard models of transient synchrotron emission with cooling delays, favoring instead a scenario of continuous energy injection in an optically thin region. Our results offer new constraints on the physical mechanisms driving variability in Srg A*, and provide key observational input for refining theoretical models of accretion and plasma behavior in the vicinity of supermassive black holes.
Sagittarius A* se trouve à 26 000 années-lumière de nous — la lumière que nous voyons aujourd'hui a commencé son voyage alors que les Néandertaliens parcouraient encore la Terre.
Dans le film « Interstellar », le trou noir Gargantua est représenté avec un disque d'accrétion lumineux — c'est précisément ce type d'émission et de polarisation que l'on étudie pour Sagittarius A*.
