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La découverte d’une nouvelle veste a surpris les astronomes

Les conditions de champ magnétique dans les jets relativistes astrophysiques peuvent être étudiées par polarimétrie multi-longueurs d’onde, qui a récemment été étendue aux rayons X. Une nouvelle étude rapporte la découverte de Blazar Markarian 421 dans un état de débit moyen.

La découverte a été faite par une équipe internationale d’astrophysiciens utilisant les données de l’IXPE. Ce feu, à environ 400 millions d’années-lumière de la Terre en Constellation de la Grande Ourseont surpris les scientifiques en prouvant que le champ magnétique a une forme en spirale dans la région plane où les particules sont accélérées.

L’astrophysicienne de l’Agence spatiale italienne Laura Di Gesso, auteur principal du nouvel article, a déclaré : Markarian 421 est un vieil ami des astronomes de haute énergie. Nous étions sûrs que Blazar serait une cible intéressante pour IXPE. Cependant, ses découvertes ont dépassé nos meilleures attentes, démontrant avec succès comment la polarimétrie des rayons X enrichit notre capacité à sonder la géométrie complexe du champ magnétique et l’accélération des particules dans différentes régions des jets relativistes. »

Par exemple, le jet Markarian 421 peut avoir des millions d’années-lumière de diamètre. Lorsque les particules approchent de la vitesse de la lumière, elles émettent d’énormes quantités d’énergie et se comportent d’une manière étrange à laquelle Einstein s’attendait, c’est pourquoi elles sont particulièrement lumineuses. Les jets de Blazar sont exceptionnellement brillants car la lumière pointée dans notre direction, comme une sirène d’ambulance, apparaît plus brillante à mesure qu’elle se rapproche. Pour cette raison, les blazars peuvent briller plus brillamment que toutes les étoiles des galaxies dans lesquelles ils vivent.

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Malgré des décennies de recherche, les scientifiques ne comprennent toujours pas pleinement les mécanismes physiques qui influencent le comportement et l’émission des jets Blazar. Cependant, ils ont maintenant une compréhension sans précédent de ces cibles, de leur forme réelle et de la source de leurs émissions grâce au polarimètre à rayons X révolutionnaire d’IXPE, qui détermine la direction typique du champ électrique des ondes lumineuses.

Semblable à la façon dont l’ADN humain est arrangé, les modèles de recherche de l’écoulement typique de jets puissants montrent un schéma en spirale ascendante. Mais la présence de régions d’accélération de particules dans la structure en spirale n’était pas prévue par les physiciens.

Au cours de trois longues études Markarian 421 en mai et juin 2022, IXPE a détecté des variations inattendues de l’angle de polarisation.

Herman Marshall, chercheur en physique au Massachusetts Institute of Technology de Cambridge et l’un des auteurs de l’article, a déclaré : « Nous nous attendions à ce que la direction de la polarisation puisse changer, mais nous pensions que les grands cycles seraient rares, sur la base des observations optiques précédentes de nombreux blazars. Par conséquent, nous avons prévu plusieurs observations du blazar, la première montrant une polarisation constante de 15%. »

« Remarquablement, l’analyse préliminaire des données de polarisation de l’IXPE montre qu’elle est tombée à zéro entre la première et la deuxième observation. »

« Ensuite, nous avons réalisé que la polarisation était presque la même, mais sa direction a fait demi-tour et a tourné d’environ 180 degrés en deux jours. Puis nous avons été surpris à nouveau lors de la troisième observation, qui a commencé un jour plus tard, de noter la direction de la polarisation continuant à tourner au même rythme. »

De Jesu, Marshall et leurs collègues sont impatients de faire plus d’observations de Markarian 421 et d’autres blazars pour en savoir plus sur ces fluctuations de jets et sur leur fréquence.

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Référence de la revue :

  1. De Jesu L, Marshall Hill, Eilert SR, et al. Détection de la rotation de l’angle de polarisation des rayons X dans le jet du Blazar Mrk 421. Nat Astron (2023). EST CE QUE JE: 10.1038 / s41550-023-02032-7

Delphine Perrault

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