Une image en trois couleurs des régions centrales de la Voie lactée montrant l'emplacement du Sagittaire A*, le trou noir supermassif du centre galactique; Radiographie en bleu, optique en jaune, et infrarouge en rouge. Les astronomes ont obtenu des observations multibandes simultanées d'une éruption brillante de SgrA* et modélisé le rayonnement multibande pour estimer les propriétés de l'accrétion autour du trou noir. Crédit :Rayons X :NASA/CXC/UMass/D. Wang et al.; Optique :NASA/ESA/STScI/D.Wang et al. ; IR :NASA/JPL-Caltech/SSC/S.Stolovy
Le trou noir supermassif au centre de notre galaxie de la Voie Lactée, Sagittaire A*, est de loin l'objet le plus proche de nous, environ 27, à 000 années-lumière. Bien qu'il ne soit pas aussi actif ou lumineux que d'autres noyaux galactiques avec des trous noirs supermassifs, sa proximité relative nous le fait apparaître beaucoup plus lumineux que d'autres sources similaires et offre aux astronomes une occasion unique de sonder ce qui se passe lorsque des nuages de gaz ou d'autres objets se rapprochent du "bord" d'un trou noir.
Sgr A* a été surveillé aux longueurs d'onde radio depuis sa découverte dans les années 1950; la variabilité a été signalée pour la première fois par radio en 1984. Les astronomes modélisent qu'en moyenne Sgr A* accrète de la matière à quelques centièmes de masse terrestre par an, un taux relativement très bas. Infrarouge ultérieur, submillimétrique, et les observations aux rayons X ont confirmé cette variabilité mais ont également découvert que l'objet s'embrase souvent, la luminosité augmentant ainsi jusqu'à un facteur cent en rayons X. On pense que la majeure partie de l'émission stable est produite par des électrons tournant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière (appelé mouvement relativiste) autour de champs magnétiques dans une petite région seulement d'environ une unité astronomique de rayon autour de la source, mais il n'y a pas d'accord sur le(s) mécanisme(s) alimentant les fusées éclairantes.
les astronomes du CFA Giovanni Fazio, Mark Gurwell, Joe Hora, Howard Smith, et Steve Willner étaient membres d'un grand consortium qui a obtenu en juillet 2019 des observations simultanées dans le proche infrarouge avec la caméra IRAC sur Spitzer, avec l'interféromètre GRAVITY de l'Observatoire Européen Austral, et avec les observatoires à rayons X Chandra et NuStar de la NASA (les observations simultanées programmées avec le Submillimeter Array ont été empêchées par la fermeture du Mauna Kea). SgrA* a subi par hasard un événement de torchage majeur lors de ces observations, permettant pour la première fois aux théoriciens de modéliser une éruption de manière très détaillée.
Les électrons relativistes se déplaçant dans des champs magnétiques émettent des photons par un processus connu sous le nom de rayonnement synchrotron (le scénario le plus conventionnel), mais il existe également un deuxième processus possible dans lequel les photons (produits soit par émission synchrotron soit par d'autres sources comme l'émission de poussière) électrons et ainsi acquérir de l'énergie supplémentaire, devenir des photons de rayons X. La modélisation de la combinaison d'effets opérant dans la petite région autour de SgrA* pendant l'événement de torchage offre un aperçu des densités du gaz, les champs, et l'origine de l'intensité du flare, Horaire, et forme. Les scientifiques ont examiné une variété de possibilités et ont conclu que le scénario le plus probable est celui dans lequel l'éruption infrarouge a été produite par le premier processus mais avec l'éruption de rayons X produite par le deuxième processus. Cette conclusion a plusieurs implications pour l'activité autour de ce trou noir supermassif, y compris que les densités d'électrons et les champs magnétiques sont comparables en amplitude à ceux dans des conditions moyennes, mais qu'une accélération soutenue des particules est nécessaire pour maintenir l'éruption observée. Bien que les modèles correspondent avec succès à de nombreux aspects de l'émission de torche, les mesures ne sont pas en mesure de contraindre la physique détaillée derrière l'accélération des particules ; ceux-ci sont laissés à des recherches futures.