Vous êtes-vous déjà demandé à quoi ressemblerait l'observation d'une galaxie près d'un trou noir? Pour nous tous qui nous souvenons de ce merveilleux film Disney, ce serait une expérience remarquable - sinon hypnotique -. Maintenant, grâce aux puissants outils d'observation du réseau Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), deux équipes internationales d'astronomie ont eu l'occasion d'étudier les jets de trous noirs près de leurs noyaux galactiques et de voir à quel point ils impactent leur voisinage. Les chercheurs ont capturé la meilleure vue à ce jour d'un nuage de gaz moléculaire entourant un trou noir proche et calme et ont été doués d'un regard surprise à la base d'un jet massif près d'un autre.
Ce ne sont pas des poids légers. Les trous noirs que les astronomes étudient pèsent plusieurs milliards de masses solaires et habitent au centre de presque toutes les galaxies de l'Univers - y compris la Voie lactée. Il était une fois, ces phénomènes galactiques énigmatiques étaient des créatures occupées. Ils ont absorbé d'énormes quantités de matière de leur environnement, brillant comme des balises lumineuses. Ces premiers trous noirs ont propulsé de petites quantités de matière qu'ils ont absorbées par des jets très puissants, mais leurs homologues actuels ne sont pas aussi actifs. Bien que les choses aient pu changer un peu avec le temps, la corrélation des jets de trous noirs et de leur environnement joue toujours un rôle crucial dans l'évolution des galaxies. Dans la toute dernière étude publiée aujourd'hui dans la revue Astronomy & Astrophysics, les astronomes ont utilisé ALMA pour étudier les jets de trous noirs à des échelles très différentes: un trou noir proche et relativement calme dans la galaxie NGC 1433 et un objet très éloigné et actif appelé PKS 1830-211.
«ALMA a révélé une structure en spirale surprenante dans le gaz moléculaire près du centre de NGC 1433», explique Françoise Combes (Observatoire de Paris, France), qui est l'auteur principal du premier article. «Cela explique comment le matériau s'écoule pour alimenter le trou noir. Avec les nouvelles observations nettes d'ALMA, nous avons découvert un jet de matière s'écoulant du trou noir, s'étendant sur seulement 150 années-lumière. Il s'agit du plus petit écoulement moléculaire de ce type jamais observé dans une galaxie externe. »
Besoin de commentaires? Eh bien, c'est exactement ce que l'on appelle ce processus. La «rétroaction» peut nous éclairer sur la relation entre la masse du trou noir et la masse du renflement galactique environnant. Le trou noir consomme du gaz et devient actif, mais il crée ensuite des jets qui purgent le gaz de sa proximité. Cela arrête la formation d'étoiles et contrôle la croissance du renflement central. Dans PKS 1830-211, Ivan Marti-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Suède) et son équipe ont été témoins d'un trou noir supermassif avec un jet, «mais beaucoup plus brillant et plus actif dans l'univers primitif. Il est inhabituel parce que sa lumière brillante traverse une galaxie massive intervenant sur son chemin vers la Terre et est divisée en deux images par lentille gravitationnelle. »
Les trous noirs supermassifs sont-ils des mangeurs en désordre? Tu paries. Il y a eu des occasions où un trou noir supermassif consomme de manière inattendue une quantité stupéfiante de masse qui, à son tour, charge le turbo de la puissance des jets et illumine le rayonnement émis au sommet de la production d'énergie. Cette énergie est émise sous forme de rayons gamma, la longueur d'onde la plus courte et la forme d'énergie la plus élevée du rayonnement électromagnétique. Et maintenant, ALMA a, par hasard, capturé l'un de ces événements comme cela s'est produit dans PKS 1830-211.
«L'observation ALMA de ce cas d'indigestion du trou noir a été tout à fait fortuite. Nous observions le PKS 1830-211 dans un autre but, puis nous avons repéré des changements subtils de couleur et d'intensité parmi les images de la lentille gravitationnelle. Un examen très attentif de ce comportement inattendu nous a amenés à la conclusion que nous observions, par une chance très chanceuse, juste au moment où de nouvelles matières fraîches entraient dans la base du jet du trou noir », explique Sébastien Muller, un co -auteur du deuxième article.
Comme pour toutes les observations astronomiques, la clé de la découverte est la confirmation. Les résultats de l'ALMA sont-ils apparus sur d'autres observations télescopiques? La réponse est oui. Grâce aux observations de surveillance avec le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA, il y avait une signature précise des rayons gamma exactement où elle devrait être. Tout ce qui était responsable de l'augmentation du rayonnement aux longues longueurs d'onde d'ALMA était également responsable de rendre la lumière du jet du trou noir flamboyante de manière impressionnante.
"C'est la première fois qu'une connexion aussi claire entre les rayons gamma et les ondes radio submillimétriques est établie comme provenant de la base réelle d'un jet de trou noir", ajoute Sébastien Muller.
Ce n'est pas la fin de l'histoire, cependant. C'est juste le début. ALMA continuera de sonder le fonctionnement mystérieux des jets à trous noirs supermassifs - à la fois près et loin. Combes et son équipe d'investigation observent déjà des galaxies actives proches avec ALMA, et même un objet unique catalogué PKS 1830-211. La recherche se poursuivra et avec elle, nous aurons peut-être un jour des réponses à de nombreuses questions.
«Il y a encore beaucoup à apprendre sur la façon dont les trous noirs peuvent créer ces énormes jets énergétiques de matière et de rayonnement», conclut Ivan Marti-Vidal. "Mais les nouveaux résultats, obtenus avant même l'achèvement d'ALMA, montrent qu'il s'agit d'un outil particulièrement puissant pour sonder ces jets - et les découvertes ne font que commencer!"
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse ESO.
