Nous ne pouvons pas les voir directement, mais nous savons qu'ils sont là. Les trous noirs supermassifs (SMBH) résident probablement au centre de chaque grande galaxie. Leur gravité écrasante attire la matière vers eux, où elle s'accumule dans un disque d'accrétion, attendant son tour de traverser l'horizon des événements jusqu'à l'oubli.

Mais dans une galaxie, le SMBH s'est étouffé avec son repas et l'a recraché, envoyant du matériel à grande vitesse et en détruisant tout le quartier.

Nous savons qu'il y a quelque chose au cœur des grandes galaxies depuis le début des années 1960, lorsque les astronomes ont découvert une source radio inexpliquée au centre d'une galaxie elliptique géante. Les astronomes pensaient qu’il s’agissait d’une étoile, mais son spectre n’avait aucun sens. Et comme il était si loin, à environ 2,4 milliards d’années-lumière, cela signifiait qu’il émettait l’énergie de centaines de galaxies. Le taux de lumière émise par l'objet variait et le terme quasar (objet quasi-stellaire) a été créé pour le décrire.

D'autres quasars ont été découverts au cours des années suivantes et les astronomes ont finalement réalisé que le gaz tombant dans un objet massif et compact pouvait créer ce qu'ils voyaient. D'autres études ont montré que le gaz forme un disque rotatif autour de l'objet, appelé disque d'accrétion. Les astronomes ont également observé des étoiles se déplaçant étrangement près du centre des galaxies, et seul un objet massif pouvait expliquer leur vitesse et leur mouvement.

Dans les années 1970, les astronomes pensaient qu’il y avait un de ces objets massifs au centre de la Voie lactée. En 1974, les astronomes l'ont découvert et l'ont baptisé étoile A du Sagitarrie. Finalement, de plus en plus de preuves ont montré que la plupart, sinon la totalité, des grandes galaxies ont des SMBH en leur centre. Nous comprenons maintenant le lien entre le disque d'accrétion, le trou noir et les noyaux galactiques actifs (AGN), qui sont des trous noirs qui consomment activement de la matière et émettent beaucoup de rayonnement.

Voici donc notre image actuelle des PMEH. Ce sont des objets massifs et compacts qui se cachent au centre des galaxies. Ils peuvent avoir des centaines de millions, voire des milliards de masses solaires. Les SMBH attirent la matière vers eux et la matière se rassemble dans un disque d'accrétion. Le disque chauffe et émet des radiations, et des champs magnétiques enchevêtrés font jaillir des jets astrophysiques hors des pôles.

Tout le matériau du disque d’accrétion ne dépasse pas l’horizon des événements. Les SMBH ne consomment qu’une fraction du matériau du disque. Une fois qu'ils atteignent la limite d'Eddington, le reste est envoyé dans l'espace, entraînant avec lui une partie du gaz du centre galactique.

Les astronomes ont repéré un SMBH lointain dans la galaxie Markarian 817 qui a brisé cette image. Au-delà du disque d'accrétion d'un SMBH, le gaz neutre et la poussière forment un tore. Dans la même région, des nuages ​​de gaz interstellaire formant des étoiles se trouvent juste au-delà de la portée gravitationnelle du SMBH. Le lointain SMBH a envoyé tellement de matière du disque dans l’espace à grande vitesse qu’il a éliminé tout le gaz de la région. Cette formation d'étoiles étouffée au centre galactique.

La découverte est présentée dans une nouvelle recherche dans The Astrophysical Journal Letters . Il s'intitule "Réactions féroces dans un état obscur et sous-Eddington du Seyfert 1.2 Markarian 817". L'auteur principal est Miranda Zak, chercheuse de premier cycle à l'Université du Michigan.

Les astronomes ont déjà découvert des SMBH qui éloignaient la matière de leurs centres galactiques. Ils appellent cela « vent de trou noir » et ils l’ont détecté autour de disques d’accrétion extrêmement brillants qui ont atteint la limite de quantité de matière qu’ils peuvent accumuler. Le vent du trou noir projette l'excès de matière dans l'espace.

Mais dans Markarian 817, le disque n'est pas très brillant. Cela signifie qu'il ne devrait pas être à sa limite d'Eddington ou à sa limite d'accumulation de masse. Il ne s'agit que de "snacking" selon un communiqué annonçant la découverte.

"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." a déclaré Miranda Zak, co-auteur de l'étude.

En termes scientifiques, ces vents sont appelés flux ultra-rapides (OVNIS). Les OVNIS ont des vitesses de plusieurs millions de kilomètres par heure, et les astronomes les ont découverts provenant de disques d'accrétion qui ont atteint leurs limites d'Eddington. Mais c'est différent.

"Les OVNIS sont souvent détectés à la limite d'Eddington ou au-dessus; ce résultat indique que l'accrétion de trous noirs a le potentiel de façonner les galaxies hôtes, même à des fractions d'Eddington modestes", écrivent les auteurs dans leur recherche.

L'accrétion de trous noirs et les ovnis qui en résultent peuvent éteindre la formation d'étoiles près du centre galactique en chassant tout le gaz. Le vent puissant emporte également le carburant du SMBH, et sans nouveau gaz pour alimenter son disque d'accrétion, il émet beaucoup moins de lumière.

"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 zone particulièrement active "L'état suggère que les trous noirs pourraient remodeler leurs galaxies hôtes beaucoup plus qu'on ne le pensait auparavant", a ajouté le co-auteur Elias Kammoun, astronome à l'Université Roma Tre en Italie.

Plusieurs télescopes et observatoires ont contribué à cette découverte. Lorsque le matériau d’un disque d’accrétion chauffe, il émet des rayons X. Cependant, lorsque les chercheurs ont observé Markarian 817 avec l'observatoire Swift de la NASA, les rayons X étaient presque indétectables. "Le signal des rayons X était si faible que j'étais convaincu que j'avais fait quelque chose de mal !" s'est exclamée l'auteur principal Miranda Zak.

Mais Swift n'est pas notre meilleur observatoire à rayons X. Les astronomes se sont donc tournés vers l'observatoire à rayons X XMM-Newton de l'ESA. Ces observations ont montré que l'OVNI de Markarian 817 bloquait les rayons X de la couronne du SMBH, l'environnement immédiat du trou. Un autre observatoire de rayons X, le télescope NuSTAR de la NASA, a confirmé ces observations :les rayons X étaient là, juste obscurcis.

L'OVNI de Markarian 817 n'a duré qu'un an environ. Mais pendant ce temps, cela a remodelé le centre de la galaxie. Cette étude montre de manière claire et détaillée comment les trous noirs et leurs galaxies hôtes se façonnent mutuellement et ont des effets puissants sur l'évolution de chacun.

L'étude met également en lumière les raisons pour lesquelles certains centres galactiques, y compris la Voie lactée, ne présentent pas beaucoup de formation d'étoiles active. Les SMBH en leur centre ont soufflé le gaz formant les étoiles. Mais cela ne peut se produire que si l'OVNI est à la fois suffisamment puissant et suffisamment durable.

L’accrétion et la rétroaction du SMBH, ainsi que la manière dont elles façonnent la galaxie qui l’héberge, sont des sujets sur lesquels les astrophysiciens sont impatients d’en savoir plus. Dans ce cas, le XMM-Newton de l'ESA a joué un rôle essentiel dans la détermination de ce qui se passait dans Markarian 817.

Norbert Schartel est scientifique du projet XMM-Newton. Bien qu'il ne fasse pas directement partie de cette recherche, Schartel a expliqué à quel point XMM-Newton est important pour déchiffrer ce qui se passe à proximité des SMBH.

"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", a déclaré Schartel.

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 Universe Today