Un jet relativiste est un flux etroit et collimate de plasma — electrons, protons et positrons — ejecte perpendiculairement au disque d’accretion d’un objet compact (trou noir ou etoile a neutrons) a des vitesses approchant celle de la lumiere. Ce sont parmi les phenomenes les plus energetiques de l’univers, visibles a des milliards d’annees-lumiere et s’etendant parfois sur des millions d’annees-lumiere.
Formation des jets
Le mecanisme exact de formation des jets relativistes est encore debattu, mais implique l’interaction entre le champ magnetique intense du disque d’accretion et le plasma en rotation. Les modeles les plus acceptes suggerent que les champs magnetiques tordus par la rotation du trou noir ou du disque extraient de l’energie et colliment le plasma en jets bipolaires (dans les deux directions perpendiculaires au disque). Le processus de Blandford-Znajek, qui extrait l’energie de rotation d’un trou noir en rotation (de Kerr), est l’un des mecanismes favoris.
Jets et blazars
Quand un jet relativiste pointe directement vers la Terre, l’objet est observe comme un blazar — l’une des sources les plus lumineuses et les plus variables du ciel. Le rayonnement du jet, booste par l’effet Doppler relativiste, peut dominer entierement la lumiere de la galaxie hote. Les blazars sont des sources importantes de rayons gamma de haute energie, de rayons cosmiques et potentiellement de neutrinos de haute energie.
Importance en astronomie
Les jets relativistes sont des accelerateurs de particules naturels de dimension cosmique. Ils contribuent au rayonnement cosmique de haute energie et jouent un role dans le chauffage du milieu intergalactique. Dans les radiogalaxies, les jets peuvent s’etendre sur plusieurs millions d’annees-lumiere, sculptant le milieu intergalactique environnant et influencant la formation des galaxies dans les amas.
Exemple concret
Le jet de la galaxie M87, partant de son trou noir supermassif (M87*), s’etend sur environ 5000 annees-lumiere et a ete observe en detail par le telescope Hubble. Sa partie interne, tres pres du trou noir, a ete imagee par l’Event Horizon Telescope en meme temps que la premiere photo du trou noir en 2019, montrant le lien direct entre le disque d’accretion et l’ejection du jet.
Questions frequentes
Les jets relativistes sont-ils dangereux pour les systemes stellaires proches ?
Un jet relativiste pointe vers la Terre serait catastophique, mais les probabilites sont infimes. Les jets des trous noirs galactiques connus ne sont pas diriges vers nous. Les sursauts gamma (GRB), qui seraient la manifestation d’un jet pointe vers nous lors d’une hypernova, pourraient theoriquement affecter les systemes stellaires proches, mais les evenements a distance dangereuse sont extremement rares.
Quelle est la difference entre un jet et un vent stellaire ?
Un vent stellaire est un flux de particules emis dans toutes les directions par une etoile. Un jet relativiste est un flux etroit et hautement collimate, emis dans une direction privilegiee perpendiculaire au disque d’accretion. Les jets ont des vitesses et des energies bien superieures aux vents stellaires ordinaires.
Peut-on observer un jet en temps reel ?
Sur des echelles de temps humaines, les jets semblent statiques. Mais des observations a intervalles de quelques annees revelent des mouvements apparents superluminiques dans certains jets — une illusion geometrique due a la vitesse quasi-lumineuse des plasma combines a un angle de visee favorable, pas une violation de la relativite.