Les trous noirs supermassifs dans l'univers avalent du gaz autour d'eux. Le gaz entrant est appelé flux d'accrétion de trou noir. Dans une étude publiée dans Astronomie de la nature , le groupe dirigé par le professeur YUAN Feng à l'Observatoire astronomique de Shanghai (SHAO) de l'Académie chinoise des sciences, avec le groupe dirigé par le professeur LI Zhiyuan de l'Université de Nanjing, a trouvé des preuves directes de l'existence d'un vent chaud énergétique lancé à partir du flux d'accrétion chaud sur un trou noir supermassif faiblement accretant, représentant une étape vers la compréhension des processus d'accrétion autour du trou noir.

Il existe un trou noir supermassif dans presque toutes les galaxies de l'univers. Le gaz autour du trou noir sera accrété et formera un disque d'accrétion. Un fort rayonnement est émis par le disque d'accrétion, qui est à l'origine du rayonnement dans la première image de trous noirs que les gens ont obtenue en 2019.

Selon la température du gaz, les flux d'accrétion de trous noirs sont divisés en deux types, à savoir les froids et les chauds. Des études théoriques menées par le groupe SHAO au cours des dix dernières années ont prédit que des vents forts doivent exister dans les flux d'accrétion chauds qui alimentent généralement les noyaux galactiques actifs à faible luminosité (LLAGN). Ces vents jouent également un rôle crucial dans l'évolution des galaxies, selon la simulation cosmologique de pointe Illustris-TNG. Cependant, la preuve d'observation directe d'un tel vent s'est avérée difficile à obtenir.

Les chercheurs de cette étude ont trouvé de solides preuves d'observation d'un écoulement énergétique de M81 *, un prototype LLAGN résidant dans la galaxie spirale massive voisine Messier 81 en analysant un spectre de rayons X de haute qualité. Le spectre, qui a une résolution et une sensibilité inégalées, a été prise par l'observatoire de rayons X Chandra dans les années 2005-2006, mais est resté inexploré pour l'aspect vent jusqu'à présent.

Le flux sortant de M81* est mis en évidence par une paire de raies d'émission Fe XXVI Lyα qui se sont décalées vers le rouge et vers le bleu de manière quasi-symétrique à une vitesse de ligne de visée globale de 2800 kilomètres par seconde, et un rapport de raie Fe XXVI Lyα-à-Fe XXV Kα élevé qui implique une température de 140 millions de degrés Kelvin du plasma d'émission de raie.

Pour interpréter le plasma à haute vitesse et à haute température, les chercheurs ont effectué des simulations magnétohydrodynamiques du flux d'accrétion chaud sur M81* et ont produit un spectre de rayons X synthétique du vent lancé à partir du flux d'accrétion chaud tel que prédit par les simulations numériques. Les raies d'émission prédites étaient en accord avec le spectre de Chandra, preuve de l'existence d'un vent chaud. L'énergie de ce vent s'est avérée suffisamment forte pour affecter l'environnement proche de M81*.

Cette étude a révélé le chaînon manquant entre les observations et la théorie des flux d'accrétion à chaud, ainsi que les dernières simulations cosmologiques avec retour AGN.