Des chercheurs en astronomie ont révélé des preuves attendues depuis des décennies selon lesquelles Sagittaire A*, le trou noir supermassif situé au centre de la Voie lactée, émet un flux de matière, mettant en lumière des détails sans précédent sur son interaction avec le cosmos.
Après des décennies d’investigation, des preuves d’un flux discret mais constant de matière provenant du cœur de notre galaxie ont été identifiées.
Il manquait une pièce dans notre compréhension du trou noir central de la Voie lactée. Depuis plus de cinquante ans, les scientifiques recherchent un vent caractéristique qui, selon les projections théoriques, devrait émaner du Sagittaire A* (Sgr A*), la gigantesque singularité cachée au cœur de notre galaxie. Cependant, malgré les améliorations apportées aux équipements et les innombrables analyses, ce mouvement attendu est resté insaisissable.
Actuellement, des experts de l’Université Northwestern ont annoncé la détection de ce phénomène, offrant une perspective sans précédent sur le fonctionnement du centre énigmatique de notre galaxie.
Percer le mystère du flux Sagittaire A* après cinq décennies
En obtenant la représentation visuelle la plus détaillée jamais enregistrée de la zone entourant Sgr A*, l’équipe de recherche a réussi à résoudre l’un des dilemmes les plus persistants de l’astronomie. Les résultats enrichissent également les connaissances sur la dynamique physique opérant dans le centre galactique.
Les résultats de l’enquête ont été publiés dans la célèbre revue scientifique The Astrophysical Journal Letters.
Mark Gorski, de l’Université Northwestern et co-responsable de l’étude, a expliqué qu’« un trou noir doit émettre une sorte de flux, à moins qu’il ne se trouve dans un vide absolu, ce qui n’existe pas dans l’univers ». Il a ajouté que “grâce aux nouvelles observations, nous avons, pour la première fois, atteint suffisamment de clarté pour identifier les preuves de ce flux. En analysant les données, nous avons confirmé : ‘Ça y est. Ce que tout le monde cherchait il y a 50 ans est ici.'”
Elena Murchikova, qui a également dirigé les recherches aux côtés de Gorski, a souligné : « Nous avons pu prouver, dans un premier temps, que le gaz moléculaire extrêmement proche du trou noir l’alimente. » Elle a également souligné que “le flux n’a pas une grande intensité et son orientation a tendance à changer avec le temps. Ce fait indique que le Sagittaire A* n’est pas un phénomène singulier et que la position de la Terre dans le cosmos ne se distingue pas non plus par son exclusivité”.
L’influence des flux de trous noirs sur la formation des galaxies
Mark Gorski est professeur adjoint de recherche au Centre d’exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique (CIERA) de l’Université Northwestern, où il concentre ses études sur l’évolution galactique. Elena Murchikova, quant à elle, est une autorité en matière d’astrophysique des trous noirs, enseignant la physique et l’astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de la même institution et est également membre du CIERA.
Malgré leur réputation d’attirer tout ce qui les entoure, les trous noirs ont également la capacité d’éjecter de la matière. Depuis plusieurs années, la communauté scientifique prévoit que les trous noirs actifs libéreraient des flux de haute énergie. À mesure que le gaz est aspiré en spirale vers l’intérieur, il atteint des vitesses proches de celle de la lumière. Cette accélération génère suffisamment d’énergie et de pression pour éjecter une partie de cette matière dans l’espace, sous forme de vents ou de puissants jets.
Bien qu’il y ait eu des enregistrements d’événements éruptifs antérieurs de Sgr A*, la preuve d’un flux ininterrompu était insaisissable. L’équipe de Northwestern suggère que cette difficulté est due à l’état actuel du trou noir, qui est dans une période de relative quiétude et est donc notoirement complexe à détecter.
Murchikova a expliqué que « pour étudier notre propre trou noir, nous devons traverser le plan de la galaxie ». Elle a détaillé : « Cela implique d’observer à travers une couche dense de gaz, de poussière et de structures ionisées, ce qui fait de la visualisation un défi considérable. »
Le télescope ALMA offre l’observation la plus claire du noyau galactique
En bref, les améliorations apportées aux méthodologies d’observation ont permis aux chercheurs d’étudier la zone avec un niveau de précision sans précédent. Sur la base de cinq années d’observations approfondies réalisées par le réseau ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) au Chili, Gorski et Murchikova ont pu générer la représentation la plus détaillée à ce jour du gaz moléculaire froid entourant Sagittarius A*.
La nouvelle image de gaz enregistrée ne présente qu’un seul parsec, l’équivalent d’environ trois années-lumière, du trou noir. Après avoir utilisé une méthode d’étalonnage pour annuler les émissions radio intenses de l’objet, l’équipe a développé une cartographie cent fois plus profonde et quatre-vingts fois plus nette que les représentations précédentes. Cette perspective améliorée a mis en lumière des formations inédites.
Un aspect nouvellement découvert a immédiatement attiré l’attention de l’équipe. Les scientifiques ont identifié une vaste cavité conique, mesurant près d’un parsec (environ trois années-lumière) de long et s’ouvrant à 45 degrés, dépourvue de gaz moléculaire froid. La conclusion la plus plausible était l’existence d’un flux chaud émanant de Sgr A*. Lorsque ce flux traverse la zone, il déplace le gaz froid ou le réchauffe à un niveau qui le rend impossible à détecter.
Gorski a expliqué : “Lorsqu’un trou noir éjecte de la matière chaude, il ne se mélange pas à la matière froide. Il le repousse ou l’élève à une température qui le rend invisible. Si la température est trop élevée, le gaz froid disparaît tout simplement de l’observation.”
Une cavité conique géante confirme l’activité d’un trou noir central
Bien que les étoiles produisent également leurs propres vents, l’équipe de recherche a découvert que ces courants stellaires isolés ne seraient pas capables de façonner une zone aussi vaste et dégagée. Même la somme de l’énergie libérée par les étoiles voisines ne suffirait pas à produire cet effet.
Gorski a décrit la zone comme « une absence significative de matière ». Il a ajouté : “Nous avons estimé la quantité d’énergie nécessaire pour former cette cavité, et cette valeur dépasse la capacité d’approvisionnement des étoiles de la région. Par conséquent, il est impératif qu’il y ait une contribution du trou noir supermassif. De plus, la forme conique de la cavité pointe directement vers le trou noir.”
Avant de publier leurs résultats, les scientifiques ont cherché une validation supplémentaire. Ils ont comparé leurs propres résultats avec les enregistrements précédents de l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA, qui avaient identifié d’intenses émissions de rayons X au même endroit. Les données Chandra ont montré une correspondance exacte avec la cavité sans gaz détectée dans les analyses ALMA.
Gorski a déclaré que « des affirmations extraordinaires nécessitent des preuves tout aussi remarquables ». Il a poursuivi: “Notre objectif était de garantir que nous n’étions pas confrontés à une simple erreur dans l’image. Par conséquent, la représentation aux rayons X de Chandra complétait impeccablement notre analyse, confirmant la corrélation des caractéristiques moléculaires.”
Les observations aux rayons X de Chandra corroborent une nouvelle découverte
Murchikova a révélé que « face à quelque chose de nouveau, la première réaction n’est pas de penser « Comme c’est incroyable, nous avons fait une découverte » ». Au contraire, elle a décrit la pensée initiale comme « « Oh mon Dieu, qu’est-ce qui ne va pas avec ma méthodologie ? » ». Cependant, elle a conclu que « lorsque notre image a été superposée aux rayons X, tous les éléments se sont alignés et la compréhension est devenue claire ».
Compte tenu de l’ampleur de l’influence du flux sur un flux de gaz ionisé voisin, l’équipe calcule que cette émission est active depuis au moins 20 000 ans. Les résultats indiquent également que Sgr A* est relativement calme par rapport à un grand nombre d’autres trous noirs supermassifs dans différentes galaxies.
Murchikova a souligné que la plupart des trous noirs dans d’autres galaxies restent dans un état de faible activité pendant une grande partie de leur existence, « mais nous ne pouvons souvent les étudier que lorsqu’ils sont à leur énergie maximale ». Elle a ajouté qu ‘”il est extrêmement pertinent d’étudier les trous noirs dans cet état de moindre activité, même s’il ne s’agit pas du plus courant observé. Sagittarius A* nous offre désormais une opportunité sans précédent de comprendre la dynamique d’un trou noir pendant sa phase de repos, un comportement peu documenté jusqu’à présent”.