Les trous noirs peuvent expulser mille fois plus de matière qu'ils n'en capturent. Le mécanisme qui régit à la fois l'éjection et la capture est le disque d'accrétion, une vaste masse de gaz et de poussières en spirale autour du trou noir à des vitesses extrêmement élevées. Le disque est chaud et émet de la lumière ainsi que d'autres formes de rayonnement électromagnétique. Une partie de la matière en orbite est attirée vers le centre et disparaît derrière l'horizon des événements, le seuil au-delà duquel ni la matière ni la lumière ne peuvent s'échapper. Un autre, beaucoup plus gros, partie est poussée plus loin par la pression du rayonnement émis par le disque lui-même.

On pense que chaque galaxie a un trou noir supermassif en son centre, mais toutes les galaxies n'ont pas, ou ont encore, disques d'accrétion. Ceux qui le font sont connus comme des galaxies actives, en raison de leurs noyaux galactiques actifs. Le modèle traditionnel postule deux phases dans la matière qui s'accumule dans la région centrale d'une galaxie active :une sortie de gaz ionisé à grande vitesse de matière éjectée par le noyau, et des molécules plus lentes qui peuvent s'écouler dans le noyau.

Un nouveau modèle intégrant les deux phases dans un même scénario est désormais proposé par Daniel May, chercheur postdoctoral à l'Institut d'astronomie de l'Université de São Paulo, Géophysique et sciences de l'atmosphère (IAG-USP) au Brésil. "Nous avons découvert que la phase moléculaire, qui semble avoir une dynamique complètement différente de la phase ionisée, fait également partie de la sortie. Cela signifie qu'il y a beaucoup plus de matière qui s'éloigne du centre, et le noyau galactique actif joue un rôle beaucoup plus important dans la structuration de la galaxie dans son ensemble, " May a déclaré à Agência FAPESP.

Un article sur l'étude de May et ses collaborateurs est publié dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society . L'étude a été soutenue par la FAPESP via une bourse doctorale et une bourse postdoctorale attribuée à May. João Steiner, Professeur ordinaire à l'IAG-USP et co-auteur de l'article, a supervisé le doctorat de May. et la recherche postdoctorale.

May a identifié le motif sur la base d'une étude de deux galaxies actives :NGC 1068, sur lequel il a enquêté en 2017, et NGC 4151, qu'il a enquêté en 2020. NGC signifie New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars, établi à la fin du XIXe siècle.

« Grâce à une méthodologie de traitement d'image très méticuleuse, nous avons identifié le même schéma dans deux galaxies très différentes. La plupart des astronomes d'aujourd'hui s'intéressent à l'étude de très grands ensembles de données. Notre approche était à l'opposé. Nous avons étudié les caractéristiques individuelles de ces deux objets de manière quasi artisanale, " dit May.

"Notre étude suggère qu'initialement un nuage de gaz moléculaire dans la région centrale de la galaxie s'effondre et active son noyau, formant le disque d'accrétion. Les photons émis par le disque, qui atteint des températures de l'ordre du million de degrés, pousser la plupart du gaz loin vers l'extérieur, tandis qu'une plus petite partie du gaz est absorbée par le disque et finit par plonger dans le trou noir. Au fur et à mesure que le nuage est aspiré dans le disque, deux phases distinctes se dessinent :l'une est ionisée du fait de l'exposition au disque, et l'autre est moléculaire et éclipsé par son rayonnement. Nous avons découvert que la partie moléculaire est entièrement liée à la partie ionisée, qui est connu comme la sortie. Nous avons pu mettre en relation les deux phases du gaz, précédemment considéré comme déconnecté, et intégrer leurs morphologies dans un seul scénario."

Le gaz ionisé provient de la fragmentation de ce gaz moléculaire, Mai a expliqué. Comme il se fragmente, il est poussé plus loin dans une bulle chaude en expansion qui peut atteindre 300 années-lumière de rayon. Par souci de comparaison, il convient de rappeler que c'est près de 70 fois la distance de la Terre à Proxima Centauri, l'étoile la plus proche du système solaire.

"Quand on observe les régions centrales de ces deux galaxies, on voit cette énorme bulle de profil, délimité par ses parois de molécules, " a déclaré May. "Nous voyons les murs se fragmenter et le gaz ionisé être chassé. Le disque d'accrétion apparaît comme un point extrêmement lumineux. Toutes les informations qui nous en parviennent correspondent à un pixel, nous n'avons donc pas assez de résolution pour discerner ses parties possibles. Le trou noir n'est connu que par ses effets."

Dans l'ancien Univers, il y avait beaucoup plus de gaz disponible, donc l'effet d'un processus tel que celui décrit par lui était plus intense, Mai a expliqué. Ce qu'il a observé dans des galaxies relativement proches telles que NGC 1068 et NGC 4151 est une forme modérée du processus qui s'est produit dans des galaxies plus éloignées, dont les noyaux actifs dans un passé lointain sont maintenant détectés comme des quasars.