Une lanterne brille à travers un épais brouillard. La lumière se diffuse sur les gouttelettes d'eau et la lanterne paraît floue. Autour d'un trou noir, il se passe quelque chose de semblable : un gaz brûlant, tel un brouillard, l'enveloppe, et les rayons X provenant des régions internes du disque traversent ce nuage. Seulement, ici, les « gouttelettes » sont des électrons, et ce « brouillard » est appelé couronne.
Les auteurs de la nouvelle étude ont construit un modèle de cette couronne pour un trou noir qui aspire la matière très lentement — environ un centième du taux maximal possible. Ils ont pris en compte non seulement la diffusion de la lumière par les électrons, mais aussi la création de paires : lorsque deux photons entrent en collision avec une énergie suffisante, ils peuvent se transformer en un électron et son antiparticule, le positon. Ce processus, semble-t-il, densifie fortement la couronne et la plaque plus près du trou noir.
Le modèle a permis de calculer à quoi ressemblerait le rayonnement X pour un observateur sous différents angles. Il s'avère que le degré de polarisation (la mesure dans laquelle les ondes lumineuses oscillent dans un même plan) dans la gamme de 2 à 8 keV atteint 4 à 10 %. Ces chiffres concordent bien avec les données de systèmes binaires réels, où un trou noir attire la matière d'une étoile voisine. Cette « lanterne à rayons X » permet de regarder au cœur même d'un trou noir en accrétion.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.24961
We build a self-consistent model of a warm scattering corona near an accreting black hole in Kerr geometry, in the regime of slow ($$\sim 0.01$$ Eddington) mass accretion. An iterative Monte Carlo procedure is developed that incorporates self-consistently the effects of Compton scattering and electron-positron pair creation, as well as general relativistic lensing and frame dragging effects. Soft thermal photons are seeded in the inner disk and the velocity dispersion of the electrons and positrons adjusted to yield a fixed seed luminosity amplification through Compton scattering. A simple kinematic prescription is also added for bulk outflow. Pair creation by photon collisions raises significantly the density of scattering charges in and around the innermost ion disk, which is assumed to be geometrically thick and rarefied compared with the disk outside 10 gravitational radii. The self-consistent pair cloud is concentrated closer to the BH. The spectrum and polarization of the escaping X-rays are recorded as a function of the observer's orientation. The temperature and Compton parameter measured from the output spectra using the compPS package are consistent with fits to binary BH data in the hardest spectral state; the polarization degree rises to $$4-10\%$$ through the 2-8 keV band with allowance for $$e^\pm$$ upflow from the BH equator.
Les paires électron-positon dans la couronne d'un trou noir naissent de l'énergie pure : deux photons entrent en collision et disparaissent, laissant place à deux particules dotées de masse. C'est un exemple direct de la formule E=mc² en action.
Dans le roman « Accelerando » de Charles Stross, on décrit des civilisations qui utilisent les disques d'accrétion des trous noirs comme sources d'énergie et de matières premières pour produire de l'antimatière — presque comme dans ce modèle.