Les astronomes ont découvert l’une des éruptions d’un trou noir les plus puissantes jamais enregistrées. Cette méga-explosion survenue il y a des milliards d'années pourrait aider à expliquer la formation d'un motif saisissant d'amas d'étoiles autour de deux galaxies massives, ressemblant à des perles accrochées à un fil.

Cette découverte a été faite dans le système connu sous le nom de SDSS J1531+3414 (SDSS J1531 en abrégé), situé à 3,8 milliards d'années-lumière de la Terre. Plusieurs télescopes ont été utilisés pour cette étude, notamment le Chandra X-ray Observatory de la NASA et le Low Frequency Array (LOFAR), un radiotélescope.

SDSS J1531 est un amas de galaxies massif contenant des centaines de galaxies individuelles et d'énormes réservoirs de gaz chauds et de matière noire. Au cœur du SDSS J1531, deux des plus grandes galaxies de l'amas entrent en collision.

Autour de ces géants en fusion se trouve un ensemble de 19 grands amas d’étoiles, appelés superamas, disposés en forme de « S » qui ressemble à des perles sur un fil. Une équipe d'astronomes a utilisé des données radiologiques, radiologiques et optiques pour découvrir comment cette chaîne inhabituelle d'amas d'étoiles s'est probablement formée.

Leur découverte de preuves d’une ancienne éruption titanesque dans le SDSS J1531 a fourni un indice vital. L’éruption s’est probablement produite lorsque le trou noir supermassif au centre de l’une des grandes galaxies a produit un jet extrêmement puissant. Lorsque le jet se déplaçait dans l'espace, il repoussait le gaz chaud environnant du trou noir, créant ainsi une gigantesque cavité.

Osase Omoruyi, qui a dirigé l'étude au Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian, a comparé la découverte de cette cavité à la découverte d'un fossile enfoui. "Nous étudions déjà ce système tel qu'il existait il y a quatre milliards d'années, peu de temps après la formation de la Terre", a-t-elle déclaré. "Cette ancienne cavité, fossile de l'effet du trou noir sur la galaxie hôte et ses environs, nous raconte un événement clé survenu près de 200 millions d'années plus tôt dans l'histoire de l'amas."

La preuve d'une cavité provient des "ailes" d'émission de rayons X brillants, vues avec Chandra, traçant un gaz dense près du centre du SDSS J1531. Ces ailes constituent le bord de la cavité et le gaz le moins dense entre les deux fait partie de la cavité. LOFAR montre des ondes radio provenant des restes de particules énergétiques du jet remplissant la cavité géante. Ensemble, ces données fournissent des preuves irréfutables d'une explosion ancienne et massive.

Les astronomes ont également découvert des gaz froids et chauds situés près de l’ouverture de la cavité, détectés respectivement avec le grand réseau millimétrique et submillimétrique d’Atacama (ALMA) et le télescope Gemini North. Ils soutiennent qu’une partie des gaz chauds éloignés du trou noir s’est finalement refroidie pour former des gaz froids et chauds. L'équipe pense que les effets de marée des deux galaxies en fusion ont comprimé le gaz le long de trajectoires courbes, conduisant à la formation d'amas d'étoiles selon le motif "perles sur un fil".

"Nous avons reconstitué une séquence probable d'événements dans cet amas qui se sont produits sur une vaste gamme de distances et de temps. Cela a commencé avec le trou noir d'une infime fraction d'année-lumière de diamètre, formant une cavité de près de 500 000 années-lumière de large, ", a déclaré le co-auteur Grant Tremblay, également du CfA. "Cet événement unique a déclenché la formation de jeunes amas d'étoiles près de 200 millions d'années plus tard, chacun faisant quelques milliers d'années-lumière de diamètre."

Omoruyi et ses collègues ne voient que des ondes radio et une cavité provenant d'un seul jet, mais les trous noirs tirent généralement deux jets dans des directions opposées. L’équipe a observé des émissions radio plus éloignées des galaxies qui pourraient être les restes d’un deuxième jet, mais elles ne sont pas associées à une cavité détectée. Ils supposent que les signaux radio et rayons X de l'autre éruption auraient pu s'estomper au point de devenir indétectables.

"Nous pensons que nos preuves de cette énorme éruption sont solides, mais davantage d'observations avec Chandra et LOFAR permettraient de confirmer l'affaire", a déclaré Omoruyi. "Nous espérons en savoir plus sur l'origine de la cavité que nous avons déjà détectée et trouver celle attendue de l'autre côté du trou noir."

La recherche est publiée dans The Astrophysical Journal .

Plus d'informations : Osase Omoruyi et al, Formation d'étoiles « perles sur ficelle » liée à l'une des explosions de noyau galactique actif les plus puissantes observées dans un amas de galaxies à noyau froid, The Astrophysical Journal (2024). DOI :10.3847/1538-4357/ad1101

Informations sur le journal : Journal d'astrophysique , arXiv

Fourni par le Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian