Crédit :Rayons X :NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.; Optique :NASA/STScI ; Radio :NSF/NRAO/VLA
Au centre de l'amas de galaxies du Centaure, il y a une grande galaxie elliptique appelée NGC 4696. Plus profondément encore, il y a un trou noir supermassif enfoui dans le noyau de cette galaxie.
De nouvelles données de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et d'autres télescopes ont révélé des détails sur ce trou noir géant, situé à environ 145 millions d'années-lumière de la Terre. Bien que le trou noir lui-même ne soit pas détecté, les astronomes découvrent l'impact qu'il a sur la galaxie qu'il habite et le plus grand amas qui l'entoure.
À certains égards, ce trou noir ressemble à un cœur battant qui pompe le sang vers l'extérieur dans le corps via les artères. De même, un trou noir peut injecter de la matière et de l'énergie dans sa galaxie hôte et au-delà.
En examinant les détails des données radiographiques de Chandra, les scientifiques ont trouvé des preuves de sursauts répétés de particules énergétiques dans les jets générés par le trou noir supermassif au centre de NGC 4696. Ces sursauts créent de vastes cavités dans le gaz chaud qui remplit l'espace entre les galaxies de l'amas. Les sursauts créent également des ondes de choc, semblables aux bangs soniques produits par les avions à grande vitesse, qui parcourent des dizaines de milliers d'années-lumière à travers l'amas.
Cette image composite contient des données radiographiques de Chandra (rouge) qui révèlent le gaz chaud dans le cluster, et les données radio du très grand réseau Karl G. Jansky de la NSF (bleu) qui montrent des particules à haute énergie produites par les jets propulsés par les trous noirs. Les données de lumière visible du télescope spatial Hubble (vert) montrent des galaxies dans l'amas ainsi que des galaxies et des étoiles à l'extérieur de l'amas.
Les astronomes ont utilisé un traitement spécial des données de rayons X (illustrées ci-dessus) pour souligner neuf cavités visibles dans le gaz chaud. Ces cavités sont étiquetées A à I dans une image supplémentaire, et l'emplacement du trou noir est marqué d'une croix. Les cavités qui se sont formées le plus récemment sont situées au plus près du trou noir, en particulier ceux étiquetés A et B.
Les chercheurs estiment que ces éclats de trous noirs, ou "battements", ont lieu tous les cinq à dix millions d'années. Outre les échelles de temps très différentes, ces battements diffèrent également des battements cardiaques humains typiques en ce qu'ils ne se produisent pas à des intervalles particulièrement réguliers.
Un autre type de traitement des données radiographiques (illustré ci-dessus) révèle une séquence de caractéristiques incurvées et approximativement également espacées dans le gaz chaud. Ceux-ci peuvent être causés par des ondes sonores générées par les salves répétées du trou noir. Dans un amas de galaxies, le gaz chaud qui remplit l'amas permet aux ondes sonores, bien qu'à des fréquences beaucoup trop basses pour que l'entende humain puisse les détecter, de se propager. (Notez que les deux images montrant les cavités étiquetées et cette image sont légèrement tournées dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport au composite principal.)
Les astronomes ont utilisé un traitement spécial des données de rayons X Chandra de NGC 4696 pour souligner neuf cavités visibles dans le gaz chaud. Ces cavités sont étiquetées A à I dans une image supplémentaire, et l'emplacement du trou noir est marqué d'une croix. Les cavités qui se sont formées le plus récemment sont situées au plus près du trou noir, en particulier ceux étiquetés A et B. Crédit :NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.
Les caractéristiques de l'amas du Centaure sont similaires aux ondulations observées dans l'amas de galaxies de Persée. La hauteur du son dans Centaurus est extrêmement profonde, correspondant à un son discordant environ 56 octaves en dessous des notes près du do moyen. Cela correspond à une hauteur légèrement plus élevée (d'environ une octave) que le son de Persée. Des explications alternatives pour ces caractéristiques courbes incluent les effets de la turbulence ou des champs magnétiques.
Les sursauts de trous noirs semblent également avoir soulevé du gaz qui a été enrichi en éléments générés lors d'explosions de supernova. Les auteurs de l'étude de l'amas Centaurus ont créé une carte montrant la densité d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium. Les couleurs les plus vives de la carte montrent les régions avec la plus forte densité d'éléments lourds et les couleurs les plus sombres montrent les régions avec une densité plus faible d'éléments lourds. Par conséquent, les régions avec la plus forte densité d'éléments lourds sont situées à droite du trou noir. Une densité plus faible d'éléments lourds près du trou noir est cohérente avec l'idée que le gaz enrichi a été extrait du centre de l'amas par l'activité d'éclatement associée au trou noir. L'énergie produite par le trou noir est également capable d'empêcher le refroidissement de l'énorme réservoir de gaz chauds. Cela a empêché la formation d'un grand nombre d'étoiles dans le gaz.
Un autre type de traitement des données de rayons X Chandra de NGC 4696 révèle une séquence de caractéristiques incurvées et approximativement également espacées dans le gaz chaud. Ceux-ci peuvent être causés par des ondes sonores générées par les salves répétées du trou noir. Dans un amas de galaxies, le gaz chaud qui remplit l'amas permet aux ondes sonores, bien qu'à des fréquences beaucoup trop basses pour que l'entende humain puisse les détecter, de se propager. Crédit :NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.
Un article décrivant ces résultats a été publié dans le numéro du 21 mars 2016 du Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et est disponible en ligne. Le premier auteur est Jeremy Sanders du Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics à Garching, Allemagne.
