L'Universities Space Research Association (USRA) a annoncé aujourd'hui que des scientifiques de l'Observatoire stratosphérique d'astronomie infrarouge de la NASA (SOFIA) ont découvert un étrange trou noir qui modifie son environnement galactique d'une manière généralement associée aux étoiles nouveau-nées.

Les astronomes étudient comment les étoiles se forment dans des galaxies très éloignées en recherchant des signatures de gaz chauffé par les étoiles appelé carbone ionisé. Mais SOFIA a découvert que les trous noirs actifs peuvent également chauffer ce gaz. Ces résultats contredisent l'idée de longue date selon laquelle l'énergie créant du carbone ionisé dans les galaxies lointaines provient uniquement de la formation des étoiles. Cette découverte oblige les scientifiques à réévaluer l'effet des trous noirs sur les galaxies et les étoiles qu'elles contiennent.

Les trous noirs sont intrinsèquement étranges, avec des forces gravitationnelles si fortes que rien, même pas de lumière, peut s'échapper. Comme les trous noirs actifs consomment du gaz et de la poussière, une partie de ce matériau est plutôt lancée vers l'extérieur sous forme de jets de particules et de rayonnement à haute énergie. Habituellement, ces jets sont perpendiculaires à la galaxie hôte, mais l'Observatoire stratosphérique de la NASA pour l'astronomie infrarouge, en a trouvé un qui tire directement dans sa galaxie.

Ce jet chauffe le gaz autour du centre de la galaxie d'une manière caractéristique des étoiles en train de naître. Cela incite les scientifiques à réévaluer leurs idées sur un gaz clé associé aux bébés étoiles, et sur la façon dont les trous noirs affectent leurs galaxies hôtes en général.

"L'orientation du jet du trou noir est si particulière, " a déclaré Irina Smirnova-Pinchukova, scientifique au Max Plank Institute for Astronomy à Heidelberg, Allemagne. "Il transforme l'environnement de la même manière que les étoiles nouveau-nées le feraient, mais les étoiles seules ne pourraient pas causer ce que nous avons observé."

Les étoiles naissent au plus profond des nuages ​​célestes de poussière et de gaz, un processus caché de notre vue dans la lumière visible. Mais la lumière infrarouge, que nos yeux ne peuvent voir, peut pénétrer ces nuages. SOFIA, par exemple, utilise la lumière infrarouge pour étudier comment naissent les étoiles. Mais même avec de puissants télescopes, les astronomes ne peuvent pas voir des détails comme les étoiles nouveau-nées dans des galaxies extrêmement éloignées. Au lieu, ils recherchent des signatures de gaz chauffé par des étoiles nouveau-nées, appelé carbone ionisé. Parce que le carbone ionisé est si souvent trouvé en relation avec les étoiles nouveau-nées, les scientifiques supposent souvent que la formation d'étoiles se produit lorsqu'ils trouvent le gaz dans des galaxies lointaines.

Mais lorsque les scientifiques de SOFIA ont étudié cinq galaxies proches avec des trous noirs actifs, ils ont découvert que celui avec le taux de naissance d'étoiles le plus bas contenait le carbone le plus ionisé. En réalité, il y en avait 10 fois plus que dans d'autres galaxies de taille et de composition similaires. Mais le taux de natalité des étoiles est si faible qu'il ne peut produire que 25 % du gaz détecté. En d'autres termes, les étoiles nouveau-nées ne pouvaient à elles seules expliquer l'abondance de carbone ionisé. Il doit y avoir une autre explication à cette importante signature chimique.

L'équipe a utilisé l'instrument de SOFIA appelé Field Imaging Far-Infrared Line Spectrometer, ou FIFI-LS, pour examiner de près la galaxie, HE 1353-1917. Randolph Kline de l'USRA a soutenu la préparation et l'exécution de l'observation, aider les scientifiques qui ont découvert que le jet du trou noir envoie des radiations directement dans la galaxie, plutôt que dans l'espace qui l'entoure. La plupart du carbone ionisé est concentré près du trou noir actif de la galaxie, indiquant que la source mystérieuse du gaz est le rayonnement intense que le jet du trou noir génère.

Cela contredit l'hypothèse de longue date selon laquelle le carbone ionisé est principalement une signature des étoiles nouveau-nées. Les résultats sont publiés dans la revue Astronomie et astrophysique .

"Sans de nombreuses observations de galaxies proches, nous pourrions ne pas trouver de tels cas exceptionnels où un trou noir est une source de carbone ionisé, ", a déclaré Smirnova-Pinchukova. "Ce gaz est l'un des outils les plus importants dont nous disposons pour étudier des galaxies extrêmement éloignées qui ne peuvent pas être vues dans les moindres détails."

Informations sur les galaxies proches, comme la façon dont les trous noirs peuvent créer du carbone ionisé et affecter l'évolution ultérieure d'une galaxie, sont cruciales pour comprendre les données d'autres observatoires, notamment le grand réseau millimétrique/submillimétrique d'Atacama, ou l'observatoire ALMA, au Chili. Les radiotélescopes comme ALMA étudient certaines des galaxies les plus lointaines et les plus faibles, qui sont souvent si éloignés que même de puissants télescopes ne peuvent les détecter que comme un point lumineux. Cette lumière est pleine d'informations, mais des détails sur les galaxies proches rassemblés par SOFIA sont nécessaires pour interpréter les données des régions les plus éloignées de l'univers. Maintenant, les scientifiques savent que des niveaux élevés de carbone ionisé dans une galaxie lointaine peuvent indiquer non seulement que beaucoup d'étoiles sont en train de naître, mais aussi que le jet d'un trou noir peut être responsable des mêmes types de signatures chimiques.