jet relativiste

Une balançoire qui se balance sur une colline à dents se comporte étrangement : sans impulsions, elle reste coincée dans le premier creux, mais avec des coups rythmiques, elle peut monter, descendre ou s'immobiliser.

Un phare qui ne clignote pas à chaque seconde, mais toutes les quelques minutes, voire quelques heures. C'est exactement le comportement des transitoires radio à longue période, des sources cosmiques découvertes très récemment.

En avril 2021, les antennes du EHT (Event Horizon Telescope) — un réseau mondial de radiotélescopes millimétriques — ont pointé vers un point minuscule dans la constellation de la Vierge.

Au centre d'une galaxie, un énorme trou noir est enveloppé d'un nuage invisible — un essaim de particules ultra-légères qu'il a lui-même engendré. Dans ce nuage plonge un autre trou noir, de la taille d'une étoile, et commence une longue danse en spirale.

En 2022, les astronomes ont commencé à découvrir d'étranges balises cosmiques — les sursauts radio à longue période. Contrairement aux pulsars rapides découverts par Jocelyn Bell Burnell en 1967, ces objets s'allumaient avec une périodicité de plusieurs dizaines de minutes à plusieurs heures.

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.

Le télescope Fermi a enregistré pendant 17 ans le rayonnement gamma des noyaux actifs de galaxies abritant des trous noirs géants en leur centre. La lueur de leurs jets évoque une cacophonie chaotique : elle varie sans cesse.

Dans le système binaire Cygnus X-3, dans notre galaxie, un trou noir et une étoile géante tournent si près l'un de l'autre que l'étoile perd de la matière — elle est emportée par un vent puissant.

Les étoiles massives terminent leur vie par une explosion colossale que Fritz Zwicky a appelée supernova. Le cœur s'effondre alors en trou noir ou en étoile à neutrons.

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.

Depuis le centre des galaxies, là où se cache un trou noir, jaillissent dans les deux directions d'étroits jets de gaz surchauffé : les jets. Ils brillent sur des distances énormes, parfois plus longues que la galaxie elle-même.

Dans les années 2010, les physiciens travaillant au Grand collisionneur de hadrons ont appris à créer en laboratoire une matière que l'on ne rencontre pas dans le monde ordinaire.

Un faisceau laser vole généralement tout droit, comme un jet d'eau sortant d'un tuyau. Mais que se passerait-il si l'on tordait ce jet comme le filet d'un tire-bouchon ? On obtiendrait un ressort lumineux — un faisceau qui, en avançant, tourne également autour de son axe.

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.

Au centre de presque chaque grande galaxie se cache un trou noir. Lorsqu'il absorbe du gaz, il rejette de puissants flux — comme un dragon qui, incapable d'avaler toute sa proie, crache des flammes.

L'étoile à neutrons PSR J1101-6101 file à travers l'espace à une vitesse à couper le souffle. Elle laisse derrière elle un sillage de particules chargées, comme un hors-bord qui fend l'eau à pleine vitesse en traînant un sillage écumeux.

Le trou noir du système binaire V4641 Sagittarii se comporte comme un mixeur géant. Il aspire la matière de l'étoile voisine et la rejette dans l'espace sous forme de deux jets étroits. Ces jets frappent le gaz environnant comme un jet d'eau sur du sable, et creusent peu à peu une cavité immense autour du trou noir.