Les chercheurs ont observé pour la première fois l'évolution de gaz chaud provenant d'un trou noir actif :ils ont pu observer ces structures, rappelle fortement les flux de fumée produits par les éruptions volcaniques avec des détails sans précédent et sur une échelle de temps de cent millions d'années. Crédit :Université de Bologne
Une équipe internationale de chercheurs, y compris des universitaires de l'Université de Bologne et de l'Institut national italien d'astrophysique (INAF), observé pour la première fois le dégagement de gaz chaud provenant d'un trou noir actif. Ils ont pu observer ces structures, qui rappellent fortement les filets de fumée produits par les éruptions volcaniques, avec des détails sans précédent et sur une échelle de temps de cent millions d'années.
Leur étude, Publié dans Astronomie de la nature , s'est concentré sur le système Nest200047, un groupe d'environ 20 galaxies à environ 200 millions d'années-lumière. La galaxie centrale de ce système abrite un trou noir actif autour duquel les chercheurs ont observé de nombreuses paires de bulles de gaz d'âges divers, quelques filaments inconnus de champs magnétiques, et des particules relativistes en relativité restreinte aussi grosses que des centaines de milliers d'années-lumière.
Ces observations ont été possibles grâce au LOFAR (LOW Frequency ARray), le plus grand radiotélescope basse fréquence au monde. LOFAR peut intercepter le rayonnement produit par les électrons les plus anciens actuellement détectables. Cet outil de pointe est né du grand effort de neuf pays européens et a permis aux chercheurs de "remonter le temps" il y a plus de 100 millions d'années et de retracer l'activité du trou noir assis au centre de Nest200047.
"Notre enquête montre comment ces bulles de gaz accélérées par le trou noir se dilatent et se transforment dans le temps. En effet, ils créent des structures spectaculaires en forme de champignon, anneaux et filaments similaires à ceux provenant d'une puissante éruption volcanique sur la planète Terre, " déclare Marisa Brienza qui est la première auteure de cette étude et chercheuse au Département de Physique et d'Astronomie "Augusto Righi" de l'Université de Bologne et membre de l'INAF.
Bulles faites de particules
Au cœur de chaque galaxie se trouve un trou noir supermassif. L'activité du trou noir a un impact crucial sur l'évolution de la galaxie et de l'environnement intergalactique qui l'héberge. Pendant des années, les chercheurs ont essayé de comprendre comment et à quelle vitesse l'action de ces trous noirs produit ces effets.
Gaz chaud provenant du trou noir supermassif actif au centre du système Nest200047 :l'activité d'un tel trou noir impacte de manière cruciale l'évolution de la galaxie et de l'environnement intergalactique qui l'héberge. Crédit :Université de Bologne
Lorsqu'il est actif, les trous noirs consomment tout ce qui les entoure et, dans ce processus, ils libèrent d'énormes quantités d'énergie. Parfois, cette énergie se présente sous la forme de flux de particules se déplaçant à une vitesse proche de la lumière et produisant des ondes radio. À son tour, ces flux génèrent des bulles de particules et des champs magnétiques qui, par un processus d'expansion, peuvent chauffer et déplacer le milieu intergalactique qui les entoure. Cela a une immense influence sur l'évolution du milieu intergalactique lui-même et, en conséquence, sur les taux de formation d'étoiles.
Cette étude propose que les trous noirs actifs ont des effets à des échelles jusqu'à 100 fois plus grandes que la galaxie hôte et que cet impact dure jusqu'à des centaines de millions d'années.
"LOFAR nous a donné une vision unique de l'activité des trous noirs et de leurs effets sur leur environnement, " explique Annalisa Bonafede, l'un des auteurs de l'étude et professeur à l'Université de Bologne ainsi que membre de l'INAF. "Nos observations de Nest200047 montrent de manière cruciale comment les champs magnétiques et les très anciennes particules accélérées par les trous noirs et par conséquent vieillies jouent un rôle central dans le transfert d'énergie vers les régions externes des groupes de galaxies."
Pour cette étude, les chercheurs ont également exploité les observations dans la bande des rayons X obtenues à l'aide du télescope eROSITA à bord de l'observatoire spatial SRG. Les données de rayons X ont permis aux chercheurs de mieux étudier les caractéristiques du milieu intergalactique entourant les bulles de gaz radio-émetteur.
Filaments de gaz
Ces observations ont entraîné d'autres découvertes inattendues :des filaments de gaz minces aussi longs qu'un million d'années-lumière faits de particules se déplaçant approximativement à la vitesse de la lumière.
