06 mai 2025IXPE explore le jet d’un trou noir

L’Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), une mission de la NASA en collaboration avec l’Agence Spatiale Italienne (ASI), a résolu une question fondamentale concernant l’origine des rayons X dans les jets des blazars. Ces trous noirs supermassifs dont les jets relativistes sont dirigés vers la Terre sont encore la source de bien des énigmes. En pointant IXPE, mais aussi des télescopes optiques et radios, vers le blazar BL Lacertae, une équipe de chercheurs a entrepris de mesurer la polarisation de la lumière émise sur l’ensemble du spectre afin de résoudre le problème de la génération de la lumière à hautes énergies. Mesurer la polarisation multi-longueurs d’ondes des blazars revient, en effet, à déterminer quelle interaction entre particules (protons, électrons, photons) est responsable de la signature de polarisation observée dans les rayons X.

Credits: IXPE/NASA

Deux théories concurrentes existaient jusqu’alors : l’une impliquant des protons de haute énergie tournoyant dans le champ magnétique du jet (ou des protons interagissant avec les photons du jet), l’autre des électrons se mouvant à grandes vitesses et percutant des photons. Les processus liés aux protons produiraient des rayons X fortement polarisés, tandis que les interactions électron-photon, notamment par diffusion Compton, entraîneraient une polarisation plus faible des rayons X par rapport à la polarisation des photons optiques et radio.

Les observations d’IXPE, réalisées en novembre 2023, ont montré que si la lumière optique de BL Lac atteignait une polarisation record de 47,5 % – la plus élevée jamais enregistrée pour un blazar –, les rayons X étaient beaucoup moins polarisés, avec une limite supérieure de seulement 7,6 %. Cette disparité a confirmé que les rayons X sont produits par des électrons diffusant des photons (probablement infrarouges) vers des énergies de rayons X par diffusion Compton. Cette découverte exclut l’hypothèse de mécanismes d’émission de rayons X induits par les protons.

Credits: NASA, Pablo Garcia

Ces résultats sont importants non seulement pour BL Lac, l’un des premiers blazars découverts, mais aussi pour la compréhension plus générale des processus physiques à l’œuvre dans les jets de trous noirs. La capacité unique d’IXPE à mesurer la polarisation des rayons X a désormais permis de résoudre plusieurs énigmes astrophysiques majeures et les observations futures viseront à identifier un comportement similaire chez d’autres blazars, dont les émissions sont connues pour varier considérablement au fil du temps.

Pour en savoir plus :
Article : High optical to X-ray polarization ratio reveals Compton scattering in BL Lacertae’s jet, ApJ Letters, 2025.
Contact scientifique : Frédéric Marin – frederic.marin@astro.unistra.fr
Communiqué NASA (anglais) : https://www.nasa.gov/missions/ixpe/nasas-ixpe-reveals-x-ray-generating-particles-in-black-hole-jets/
Astronomy Picture Of the Day du 9 mai 2025.