Les trous noirs sont comme des tout-petits capricieux. Ils renversent de la nourriture tout le temps, mais le XMM-Newton de l'ESA a détecté un trou noir en train de "renverser la table" lors d'un repas par ailleurs civilisé.

Cet acte empêche la galaxie entourant le trou noir de former de nouvelles étoiles, nous donnant ainsi un aperçu de la façon dont les trous noirs et les galaxies co-évoluent.

Au cœur de chaque grande galaxie se trouve un trou noir supermassif, dont l’immense gravité attire les gaz de son environnement. Au fur et à mesure que le gaz s’enroule vers l’intérieur, il se regroupe en un « disque d’accrétion » plat autour du trou noir, où il se réchauffe et s’illumine. Au fil du temps, le gaz le plus proche du trou noir dépasse le point de non-retour et est englouti.

Cependant, les trous noirs ne consomment qu’une fraction du gaz qui circule vers eux. En encerclant un trou noir, de la matière est rejetée dans l'espace, un peu comme un tout-petit en désordre qui renverse une grande partie de ce qui se trouve dans son assiette.

Dans des épisodes plus dramatiques, un trou noir renversera toute la table du dîner :le gaz présent dans le disque d'accrétion est projeté dans toutes les directions à des vitesses si élevées qu'il élimine le gaz interstellaire environnant. Non seulement cela prive le trou noir de nourriture, mais cela signifie également qu'aucune nouvelle étoile ne peut se former sur une vaste région, modifiant ainsi la structure de la galaxie.

Jusqu'à présent, ce « vent de trou noir » ultra-rapide n'avait été détecté qu'en provenance de disques d'accrétion extrêmement brillants, qui sont à la limite de la quantité de matière qu'ils peuvent absorber. Cette fois, XMM-Newton a détecté un vent ultra-rapide dans un galaxie nettement moyenne dont on pourrait dire qu'elle "ne faisait que grignoter". La découverte est rapportée dans The Astrophysical Journal Letters. .

"Vous pourriez vous attendre à des vents très rapides si un ventilateur était allumé à sa puissance la plus élevée. Dans la galaxie que nous avons étudiée, appelée Markarian 817, le ventilateur était allumé à une puissance inférieure, mais des vents incroyablement énergétiques étaient toujours générés." note la chercheuse de premier cycle Miranda Zak (Université du Michigan), qui a joué un rôle central dans cette recherche.

"Il est très rare d'observer des vents ultra-rapides, et encore moins courant de détecter des vents qui ont suffisamment d'énergie pour altérer le caractère de leur galaxie hôte. Le fait que Markarian 817 ait produit ces vents pendant environ un an, alors qu'il n'était pas dans une état particulièrement actif, suggère que les trous noirs pourraient remodeler leurs galaxies hôtes bien plus qu'on ne le pensait auparavant", ajoute le co-auteur Elias Kammoun, astronome à l'Université Roma Tre, Italie.

Rayons X bloqués par le vent

Les centres galactiques actifs émettent une lumière à haute énergie, notamment des rayons X. Markarian 817 s'est démarqué par les chercheurs car il était terriblement silencieux. En observant la galaxie à l'aide de l'observatoire Swift de la NASA, Miranda raconte :"Le signal des rayons X était si faible que j'étais convaincu que je faisais quelque chose de mal."

Des observations ultérieures effectuées à l'aide du télescope à rayons X XMM-Newton, plus sensible de l'ESA, ont révélé ce qui se passait réellement :les vents ultra-rapides provenant du disque d'accrétion agissaient comme un linceul, bloquant les rayons X émis depuis les environs immédiats du disque d'accrétion. trou noir (appelé couronne). Ces mesures ont été étayées par des observations effectuées avec le télescope NuSTAR de la NASA.

Une analyse détaillée des mesures de rayons X a montré que, loin d'émettre une seule « bouffée » de gaz, le centre de Markarian 817 produisait une tempête en rafales sur une large zone du disque d'accrétion. Le vent a duré plusieurs centaines de jours et était constitué d'au moins trois composantes distinctes, chacune se déplaçant à plusieurs pour cent de la vitesse de la lumière.

Cela résout une énigme ouverte dans notre compréhension de la manière dont les trous noirs et les galaxies qui les entourent s’influencent mutuellement. De nombreuses galaxies, y compris la Voie lactée, semblent avoir de vastes régions autour de leur centre dans lesquelles très peu de nouvelles étoiles se forment. Cela pourrait s'expliquer par les vents des trous noirs qui éliminent le gaz formant les étoiles, mais cela ne fonctionne que si les vents sont suffisamment rapides, soutenus suffisamment longtemps et sont générés par des trous noirs avec des niveaux d'activité typiques.

"De nombreux problèmes en suspens dans l'étude des trous noirs consistent à réaliser des détections au moyen de longues observations qui s'étendent sur plusieurs heures pour capturer des événements importants. Cela souligne l'importance primordiale de la mission XMM-Newton pour l'avenir. Aucune autre mission ne peut répondre à ces attentes. combinaison de sa haute sensibilité et de sa capacité à effectuer des observations longues et ininterrompues", explique Norbert Schartel, scientifique du projet XMM-Newton de l'ESA.

Plus d'informations : Miranda K. Zak et al, Commentaires féroces dans un état obscur et sous-Eddington du Seyfert 1.2 Markarian 817, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI :10.3847/2041-8213/ad1407

Informations sur le journal : Lettres du journal astrophysique

Fourni par le Planétarium de Chypre