Comment les trous noirs crachent de l'énergie express
Un tourbillon avale l'eau, mais en projette la majeure partie autour de lui. C'est à peu près ce que fait un trou noir lorsqu'il reçoit trop de matière. Dans cette nouvelle étude, des astrophysiciens ont mené 32 simulations informatiques pour comprendre comment les paramètres du trou — masse, rotation et « appétit » — gouvernent ces fontaines cosmiques.
Il s'avère que la masse du trou (dans une gamme de 5 à 30 masses du soleil) n'influence presque rien. Les vrais chefs d'orchestre sont la rotation du trou et le rythme d'afflux de matière. Le trou n'avale qu'une petite partie de ce qui lui arrive : de 10 à 40 pour cent. Le reste est éjecté par de puissants vents et des jets étroits — des flux de particules filant à une vitesse proche de celle de la lumière. Plus la rotation est rapide, plus ce « moteur » est efficace : l'énergie du vent et du jet croît plus vite que le flux de matière qui tombe.
Les scientifiques ont dérivé des formules reliant la luminosité, la puissance des jets et la fraction de matière absorbée aux paramètres du trou. Ces relations aideront les astronomes à interpréter plus précisément les observations des sources de rayons X ultra-lumineuses et d'autres systèmes où les trous noirs fonctionnent à la limite de leurs capacités. Ainsi, nous apprenons peu à peu à lire l'histoire de chacun de ces tourbillons — à travers la quantité de matière qu'il renvoie dans l'espace.
Un trou noir de masse stellaire, mais avec une rotation rapide, peut éjecter dans l'espace plus d'énergie que le Soleil n'en émettrait pendant toute son existence.
Dans le roman « Accelerando » de Charles Stross, une sonde extraterrestre utilise un micro-trou noir comme source d'énergie, en l'extrayant du disque d'accrétion — à peu près comme décrit dans ce travail.