signature magnétique des jets

Soixante-douze disques d'accrétion — des cocons tourbillonnants de gaz et de poussière cosmique — ont été scrutés par l'instrument MIRI à bord du James Webb. La plupart d'entre eux libèrent des flux dans l'espace : des structures coniques denses et de fines gerbes à grande vitesse.

Le cosmos est plein de cris que nous n'entendons pas. Chaque fois qu'un trou noir déchire une étoile, une éruption éblouissante naît, et souvent – un jet relativiste étroit qui fuse sur des milliers d'années-lumière.

Au cœur de nombreuses galaxies se cache un trou noir supermassif qui éjecte des jets de plasma relativistes sur des centaines de kiloparsecs. L'un d'eux est la galaxie radio ESO 137-G007 dans l'amas de la Règle, connue sous le nom de « Galaxie-tire-bouchon » en raison de ses jets en spirale.

En 2017, le télescope à neutrinos antarctique IceCube a enregistré une particule d'environ 290 TeV provenant des profondeurs du cosmos.

Un tuyau d'incendie qui frappe un tas de neige. L'eau ne se contente pas de repousser la neige — là où elle frappe, naissent des éclaboussures, de la vapeur et un fracas. C'est à peu près ce qui se passe avec les jets — d'étroits flux de matière éjectés à grande vitesse des environs d'un trou noir.

Un traducteur travaille dans deux mondes à la fois : pour un observateur extérieur, il est silencieux et discret, mais à l'intérieur de son esprit, une activité intense bouillonne, avec des lignes de sens bien nettes. C'est à peu près ainsi que fonctionnent les altermagnets — une classe de matériaux magnétiques découverte récemment.

Une étoile massive s'effondre et naît un trou noir entouré d'un disque de plasma surchauffé. Pour que des jets étroits s'échappent de ce disque, il faut un champ magnétique ordonné. Mais à l'intérieur de l'étoile, il est enchevêtré.

En 2017, les détecteurs ont capté un frémissement de l'espace : les ondes gravitationnelles émises par la fusion de deux étoiles à neutrons. Au même instant, les télescopes ont vu un éclat.

Einstein et Rosen ont imaginé un pont reliant deux feuilles de réalité. Wheeler lui a donné un nom — trou de ver — et Thorne avec Morris ont prouvé que le tunnel est traversable si on le remplit de matière exotique.

L'eau bout dans la bouilloire — et des ondes de vapeur se propagent dans la cuisine. Dans l'espace, un processus similaire se produit dans le plasma — un gaz si chauffé que les électrons se détachent des atomes. Autour des trous noirs et des étoiles à neutrons, ce plasma n'est pas seulement chaud : ses particules filent à une vitesse proche de celle de la lumière.

Une étoile massive, 40 fois plus lourde que le Soleil, meurt en une fraction de seconde. Son cœur se comprime comme un ressort trop serré, puis se détend brusquement : c'est l'explosion d'une supernova.

Un jet d'eau sortant d'un tuyau d'arrosage et frappant un mur s'étale sur les côtés. De la même manière se comportent les jets astrophysiques — d'étroits flux de plasma éjectés des environs des trous noirs ou des jeunes étoiles.

Lorsque deux noyaux de plomb entrent en collision à une vitesse énorme, un nuage de matière incandescente naît un instant — plus dense et plus chaud que le centre du Soleil. À travers ce nuage filent des jets de particules : des faisceaux étroits comme des rayons laser, arrachés par l'impact.

Un tuyau d'arrosage projette un puissant jet d'eau. Si on le pince légèrement ou qu'on le secoue, le jet commence à onduler comme un serpent et des gouttes volent de tous côtés. Quelque chose de similaire se produit avec les jets de plasma géants éjectés par les trous noirs.

Une galaxie entre dans un amas dense comme un coureur dans une foule. Le flux de gaz rencontré — appelé milieu intra-amas — lui arrache son propre gaz, étirant une longue queue lumineuse. Les astronomes ont surnommé ces galaxies des méduses : elles ont un corps et des tentacules flottants faits de matière arrachée.

Lorsque deux protons entrent en collision à une vitesse énorme, un faisceau étroit de particules jaillit du point d'impact — un jet, semblable aux éclaboussures d'une pierre jetée dans l'eau. Dans les collisions de noyaux lourds de plomb, tout est plus complexe : un nuage chaud se forme à l'intérieur, qui gêne la trajectoire du jet.

Une jeune étoile, qui n'a pas encore allumé sa fournaise thermonucléaire, est entourée d'un disque en rotation de gaz et de poussière. Pour gagner de la masse, elle doit se débarrasser de l'excès de rotation, sinon la matière ne tombera pas sur l'étoile mais continuera à tourner sur son orbite.

Un blazar est une galaxie lointaine dont le centre émet un jet de plasma pointé presque directement vers nous. À l'intérieur de ce jet, les particules sont accélérées à des vitesses proches de celle de la lumière et émettent un rayonnement puissant.

Sur le Soleil, de minces jets de plasma s'élèvent sans cesse — ce sont les jets coronaux. Ils ressemblent à des fontaines de gaz surchauffé jaillissant de l'atmosphère de l'étoile.

Un magnétar est une étoile à neutrons dont le champ magnétique est un million de milliards de fois plus intense que celui de la Terre. Parfois, il éjecte un amas de plasma, semblable à un ballon de baudruche, à l'intérieur duquel s'agitent des milliers de ressorts invisibles.