Situé à quelques milliers d’années-lumière de la Terre, dans la constellation du Scorpion, ce petit monstre glouton, comme tous les autres trous noirs, dévore tout ce qui l’entoure. Rien d’anormal, diriez-vous, mais il se distingue de ses pairs par deux autres caractéristiques uniques : sa luminosité est cyclique ; à l’image d’un cœur, il bat régulièrement. Un phénomène d’une rareté absolue que l’on ne connaissait jusque-là que chez un seul autre système stellaire, GRS 1915+105, un microquasar comportant également un trou noir orbitant autour de son étoile.
Deuxième caractéristique qui le classe parmi les objets célestes sortant de l’ordinaire, il vient de pulvériser le record mondial de polarisation des rayonnements X. La polarisation est, en quelque sorte, l’indicateur de l’organisation géométrique d’une source lumineuse. Dans un environnement aussi chaotique que celui d’un trou noir, les ondes de lumière oscillent dans toutes les directions de manière aléatoire. En revanche, lorsqu’une source est fortement polarisée, cela signifie que le champ électrique des photons s’aligne. Par conséquent, IGR J17091-3624 n’expulse pas la matière sous la forme d’un jet vertical, comme l’écrasante majorité des trous noirs connus, mais forme une structure aplatie dite « en sandwich ».
Sa couronne de gaz surchauffé s’étale parallèlement au disque d’accrétion, modifiant la trajectoire du rayonnement qu’il émet. Une particularité qui a fait l’objet d’une étude publiée en août 2025 dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. IGR J17091-3624 vient ainsi rejoindre la liste des trous noirs « exotiques », comme celui de la galaxie LRG 3-757, pesant 36 milliards de fois la masse du Soleil.
IGR J17091-3624 : l’ordre ou rien
C’est grâce au satellite IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) que l’équipe de recherche a pu mesurer le taux de polarisation d’IGR J17091-3624. Celui-ci est tout bonnement stratosphérique puisqu’il atteint 9,1 % ; c’est-à-dire que sur 100 photons (particules de lumière) émis par l’environnement du trou noir, près de 10 oscillent exactement dans la même direction. Pour illustrer comme il se doit cette valeur, il faut garder en tête que le taux de polarisation de la plupart des autres trous noirs atteint péniblement les 4 % et ne le dépasse que très rarement.
Un phénomène qui s’explique par la diffusion Compton : les rayons X rebondissent sur les électrons du plasma brûlant (la couronne) qui entoure le trou noir. Si ce plasma formait une sphère ou un nuage désorganisé autour de l’abîme, les rebonds se feraient dans toutes les directions, annulant l’alignement de la lumière. Mais un taux aussi élevé prouve que les photons rebondissent sur une surface extrêmement plate et étendue, une fine couche de gaz brûlant qui recouvre le disque de matière.
Comme l’énergie s’échappant d’IGR J17091-3624 ne s’évacue pas en jets verticaux, elle se retrouve piégée et sa strutcure en forme de sandwich provoque une accumulation monumentale de chaleur et de pression. C’est ce mécanisme qui est à l’origine des oscillations lumineuses (le fameux « battement de cœur »).
Comme l’énergie ne peut pas filer vers le haut, elle sature la couronne de plasma et le trou noir expulse ce trop-plein dans une explosion soudaine de rayons X, avant que la gravité ne reprenne le dessus et n’écrase à nouveau le gaz en une couche plate. Ce cycle de compression et de relâchement se répète de manière cyclique, et vu depuis nos instruments, IGR J17091-3624 scintille, chaque flash lumineux correspondant à l’énergie qu’il libère.
Vers une nouvelle typologie des trous noirs ?
Si IGR J17091-3624 se comporte ainsi, cela pourrait signifier qu’un haut degré de polarisation est en réalité la norme pour les trous noirs lorsqu’ils atteignent le stade de « Hard State » (émissions de rayons X très énergétiques à fréquence élevée). C’est en tout cas la conclusion des auteurs, qui expliquent que cet indicateur pourrait être un nouveau signe à rechercher pour identifier la forme réelle de l’environnement des trous noirs.
L’intérêt étant de déterminer l’angle sous lequel nous observons ces monstres cosmiques. Si ce dernier est oblique, c’est que le trou noir est entouré d’une couronne si aplatie qu’elle n’est visible que par la tranche, forçant la lumière à ricocher horizontalement vers nous. Inversement, si l’angle est face à nous (vue de dessus), le trou noir renvoie des photons dont les vibrations partent dans tous les sens, masquant son organisation interne.
Une nouvelle méthodologie qui permettrait de classer plus précisément ces objets célestes non plus seulement par leur masse ou leur éclat, mais par leur géométrie. Un changement de paradigme en astrophysique, puisque, jusqu’à la compréhension du phénomène d’oscillation lumineuse d’IGR J17091-3624, la polarisation n’était qu’une donnée secondaire alors qu’elle est finalement le critère discriminant pour classer les trous noirs selon leur morphologie.
🟣 Pour ne manquer aucune news sur le Journal du Geek, suivez-nous sur Google et sur notre canal WhatsApp. Et si vous nous adorez, on a une newsletter tous les matins.
