D’énormes trous noirs projettent de puissants faisceaux de particules dans l’espace, puis changent de visée pour tirer sur de nouvelles cibles. Cette découverte, réalisée à l'aide de l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA et du réseau VLBA (Very Long Baseline Array) du National Radio Astronomical Observatory (NRAO) de la National Science Foundation (NSF) des États-Unis, montre quel type d'impact généralisé les trous noirs peuvent avoir sur leur galaxie environnante et au-delà.
Une équipe d'astronomes a observé 16 trous noirs supermassifs dans des galaxies entourées de gaz chauds détectés dans les rayons X par Chandra. L'article est publié dans The Astrophysical Journal .
À l’aide des données radio du VLBA, ils ont étudié la direction des faisceaux – également appelés jets – de particules tirées à quelques années-lumière des trous noirs. Cela donne aux scientifiques une image de l’endroit où chaque faisceau est actuellement pointé, vu de la Terre. Chaque trou noir tire deux faisceaux dans des directions opposées.
L’équipe a ensuite utilisé les données de Chandra pour étudier des paires de cavités, ou bulles, dans le gaz chaud, créées dans le passé par les faisceaux poussant le gaz vers l’extérieur. L’emplacement des grandes cavités extérieures indique la direction vers laquelle ces faisceaux pointaient des millions d’années plus tôt. Les chercheurs ont ensuite comparé les directions des faisceaux radio avec celles des paires de cavités.
"Nous avons constaté qu'environ un tiers des faisceaux pointent désormais dans des directions complètement différentes qu'auparavant", a déclaré Francesco Ubertosi de l'Université de Bologne en Italie, qui a dirigé l'étude. "Ces trous noirs de l'Étoile de la Mort pivotent et pointent vers de nouvelles cibles, comme la station spatiale fictive de Star Wars."
Les données radiologiques et radiologiques indiquent que les faisceaux peuvent changer de direction sur près de 90 degrés dans certains cas, et sur des échelles de temps comprises entre un million d'années et quelques dizaines de millions d'années.
"Considérant que ces trous noirs ont probablement plus de 10 milliards d'années", a déclaré le co-auteur Gerrit Schellenberger du Centre d'astrophysique de Harvard et Smithsonian (CfA). "Nous considérons qu'un grand changement de direction sur quelques millions d'années est rapide. Changer la direction des faisceaux d'un trou noir géant en un million d'années environ équivaut à changer la direction d'un nouveau cuirassé en quelques minutes."
Les scientifiques pensent que les faisceaux des trous noirs et les cavités qu’ils creusent jouent un rôle important dans la formation d’étoiles dans leurs galaxies. Les faisceaux pompent de l’énergie dans les gaz chauds à l’intérieur et autour de la galaxie, l’empêchant de se refroidir suffisamment pour former un grand nombre de nouvelles étoiles. Si les faisceaux changent de direction de manière importante, ils peuvent freiner la formation d'étoiles sur des zones beaucoup plus vastes de la galaxie.
"Ces galaxies sont trop éloignées pour dire si les faisceaux des trous noirs de l'Étoile de la Mort endommagent les étoiles et leurs planètes, mais nous sommes convaincus qu'elles empêchent de nombreuses étoiles et planètes de se former", a déclaré le co-auteur Ewan O'. Sullivan, également du CfA.
L’une des plus grandes questions en suspens est de savoir comment ces faisceaux de trous noirs tournent ainsi. On pense que la direction des faisceaux de chacun de ces trous noirs géants, qui sont probablement en rotation, s'aligne sur l'axe de rotation du trou noir, ce qui signifie que les faisceaux pointent le long d'une ligne reliant les pôles.
Une source d’énergie importante pour ces faisceaux est probablement la matière contenue dans un disque tournant autour du trou noir et tombant vers l’intérieur. On pense que ce processus force les poutres à être perpendiculaires au disque. Si la matière tombe vers le trou noir selon un angle différent qui n'est pas parallèle au disque, cela pourrait affecter la direction de l'axe de rotation du trou noir.
"Il est possible que la matière tombant rapidement vers les trous noirs sous un angle différent pendant suffisamment longtemps entraîne leurs axes de rotation dans une direction différente", a déclaré le co-auteur Jan Vrtilek, également du CfA, "amenant les faisceaux à pointer dans une direction différente". ."
L’équipe a également envisagé d’autres explications pour l’inadéquation entre les directions des faisceaux radio et des cavités. Une alternative est que le gaz circule dans le cluster comme du vin dans un verre tourbillonnant en cercle. Un tel ballotement pourrait être causé par des collisions entre deux amas de galaxies qui pourraient déplacer les cavités.
Cependant, les chercheurs ont trouvé des preuves de ballottement dans les clusters alignés et mal alignés, ce qui milite contre la possibilité que le ballotement provoque le déplacement des cavités sur de grandes distances.
