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Le monstre au cœur de la Voie lactée pourrait être plus qu’un dévoreur silencieux d’étoiles.
Sagittarius A*, le trou noir de quatre millions de masses solaires situé à 27 000 années-lumière, pourrait être l’un des accélérateurs de particules les plus extrêmes de la Galaxie — un collisionneur naturel qui projette des protons à des énergies de pétaélectronvolts.
C’est un million de fois l’énergie de collision du Grand collisionneur de hadrons. Et le moteur n’est pas une physique exotique nouvelle. C’est la propre rotation du trou noir.
Autour d’un trou noir de Kerr en rotation rapide se trouve une région appelée l’ergosphère, où l’espace-temps lui-même est entraîné si violemment que rien ne peut rester immobile.
En 1969, Roger Penrose a montré qu’une particule tombant dans cette zone tourbillonnante peut se diviser : un fragment tombe vers l’intérieur en transportant une énergie négative (mesurée de loin), tandis que l’autre s’envole avec plus d’énergie que la particule originale n’en possédait. L’énergie supplémentaire est volée à la rotation du trou noir.
La version magnétique de ce processus est bien plus efficace. Les neutrons produits dans le flux d’accrétion chaud autour de Sagittarius A* dérivent dans l’ergosphère et se désintègrent.
Les protons résultants ressentent les énormes champs électriques générés par le trou noir en rotation, magnétisé, et sont catapultés vers l’extérieur. Les calculs montrent qu’ils peuvent atteindre plusieurs PeV — et dans des modèles à champ magnétique plus fort, des dizaines de PeV.
Une fois que ces protons ultra-énergétiques s’écrasent dans le gaz moléculaire dense du Centre galactique, ils produisent des rayons gamma et des neutrinos.
Ces particules secondaires portent une empreinte spectrale distinctive que les télescopes de rayons gamma de nouvelle génération et les observatoires de neutrinos plus sensibles pourraient détecter. Si les signaux prédits apparaissent, nous aurons identifié le premier Pévatron galactique confirmé, assis juste dans notre propre arrière-cour.
Pendant des décennies, les astronomes ont supposé que les vestiges de supernovae étaient les principales usines de rayons cosmiques jusqu’à l’« articulation » du spectre.
Ce nouveau travail suggère que le géant silencieux au centre galactique a été en compétition tranquille avec eux tout au long — transformant sa propre rotation en les particules les plus énergétiques que la Voie lactée puisse produire.
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