À l'aide de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), les astronomes ont repéré des signes d'un "point chaud" en orbite autour du Sagittaire A*, le trou noir au centre de notre galaxie. Cette découverte aide les astronomes à mieux comprendre l'environnement énigmatique et dynamique de notre trou noir supermassif.

"Nous pensons que nous avons affaire à une bulle de gaz chaude qui tourne autour du Sagittaire A* sur une orbite de taille similaire à celle de la planète Mercure, mais qui effectue une boucle complète en à peine 70 minutes environ. Cela nécessite une vitesse époustouflante d'environ 30 % de la vitesse de la lumière", déclare Maciek Wielgus de l'Institut Max Planck de radioastronomie à Bonn, en Allemagne, qui a dirigé l'étude publiée aujourd'hui dans Astronomy &Astrophysics .

Les observations ont été faites avec ALMA dans les Andes chiliennes - un radiotélescope détenu en copropriété par l'Observatoire européen austral (ESO) - lors d'une campagne de la collaboration Event Horizon Telescope (EHT) pour imager les trous noirs. En avril 2017, l'EHT a relié huit radiotélescopes existants dans le monde, dont ALMA, ce qui a donné la toute première image du Sagittaire A* récemment publiée. Pour calibrer les données EHT, Wielgus et ses collègues, membres de la collaboration EHT, ont utilisé des données ALMA enregistrées simultanément avec les observations EHT de Sagittarius A*. À la surprise de l'équipe, il y avait plus d'indices sur la nature du trou noir cachés dans les mesures ALMA uniquement.

Par chance, certaines des observations ont été faites peu de temps après qu'une rafale ou une éruption d'énergie de rayons X ait été émise depuis le centre de la galaxie, qui a été repérée par le télescope spatial Chandra de la NASA. On pense que ces types d'éruptions, précédemment observées avec des télescopes à rayons X et infrarouges, sont associées à ce que l'on appelle des "points chauds", des bulles de gaz chaud qui orbitent très rapidement et à proximité du trou noir.

"Ce qui est vraiment nouveau et intéressant, c'est que de telles éruptions n'étaient jusqu'à présent clairement présentes que dans les observations aux rayons X et infrarouges de Sagittarius A*. Ici, nous voyons pour la première fois une très forte indication que des points chauds en orbite sont également présents dans la radio. observations », déclare Wielgus, qui est également affilié au Centre astronomique Nicolaus Copernicus, en Pologne, et à la Black Hole Initiative de l'Université Harvard, aux États-Unis.

"Peut-être que ces points chauds détectés aux longueurs d'onde infrarouges sont une manifestation du même phénomène physique :lorsque les points chauds émettant des infrarouges se refroidissent, ils deviennent visibles à des longueurs d'onde plus longues, comme celles observées par ALMA et l'EHT", ajoute Jesse Vos, un doctorat étudiant à l'Université Radboud, aux Pays-Bas, qui a également participé à cette étude.

On a longtemps pensé que les éruptions provenaient d'interactions magnétiques dans le gaz très chaud en orbite très proche du Sagittaire A *, et les nouvelles découvertes soutiennent cette idée. "Nous trouvons maintenant des preuves solides d'une origine magnétique de ces éruptions et nos observations nous donnent un indice sur la géométrie du processus. Les nouvelles données sont extrêmement utiles pour construire une interprétation théorique de ces événements", déclare la co-auteure Monika Mościbrodzka de Université Radboud.

ALMA permet aux astronomes d'étudier les émissions radio polarisées du Sagittaire A*, qui peuvent être utilisées pour dévoiler le champ magnétique du trou noir. L'équipe a utilisé ces observations avec des modèles théoriques pour en savoir plus sur la formation du point chaud et l'environnement dans lequel il est intégré, y compris le champ magnétique autour du Sagittaire A*. Leurs recherches fournissent des contraintes plus fortes sur la forme de ce champ magnétique que les observations précédentes, aidant les astronomes à découvrir la nature de notre trou noir et de ses environs.

Les observations confirment certaines des découvertes précédentes faites par l'instrument GRAVITY du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, qui observe dans l'infrarouge. Les données de GRAVITY et d'ALMA suggèrent toutes deux que l'éruption provient d'un amas de gaz tourbillonnant autour du trou noir à environ 30 % de la vitesse de la lumière dans le sens des aiguilles d'une montre dans le ciel, l'orbite du point chaud étant presque de face. .

"A l'avenir, nous devrions être en mesure de suivre les points chauds à travers les fréquences en utilisant des observations coordonnées à plusieurs longueurs d'onde avec GRAVITY et ALMA - le succès d'une telle entreprise serait une véritable étape pour notre compréhension de la physique des éruptions dans le centre galactique", déclare Ivan Marti-Vidal de l'Université de València en Espagne, co-auteur de l'étude.

L'équipe espère également pouvoir observer directement les amas de gaz en orbite avec l'EHT, sonder toujours plus près du trou noir et en apprendre davantage à son sujet. "Espérons qu'un jour, nous serons à l'aise de dire que nous 'savons' ce qui se passe dans le Sagittaire A*", conclut Wielgus.

Cette recherche a été présentée dans l'article "Orbital motion near Sagittarius A*—Constraints from polarimetric ALMA observations" à paraître dans Astronomy &Astrophysics . + Explorer plus loin

Examen du trou noir supermassif dans notre galaxie