Bien qu’elle soit notre maison, la Voie Lactée reste un vaste laboratoire largement inexploré. S'étendant sur environ 100 000 années-lumière et abritant plusieurs centaines de milliards d'étoiles, son ampleur rend chaque découverte monumentale. Parmi les découvertes les plus intrigantes de ces dernières années figurent les bulles jumelles qui s'étendent à environ 50 000 années-lumière au-dessus et au-dessous du Centre Galactique, révélées pour la première fois par le télescope spatial Fermi Gamma-ray de la NASA en 2010, puis confirmées en rayons X par l'instrument eROSITA à bord de la mission germano-russe Spektr-RG en 2020.
Ces structures, souvent appelées bulles de Fermi et eROSITA, présentent une forme symétrique en forme de ballon qui fait allusion à un événement violent situé au plus profond du passé de la Voie lactée. Pourtant, leur véritable origine reste controversée, les principales théories pointant soit vers une puissante explosion de notre trou noir supermassif central, soit vers un ancien épisode de formation intense d'étoiles.
Une explication convaincante attribue les bulles à un épisode d’accrétion massive de SagittariusA*, le trou noir supermassif qui réside au Centre Galactique. Il y a environ 2,6 millions d’années, il est proposé que le trou noir ait ingéré une quantité substantielle de matière, lançant des jets jumeaux à haute énergie perpendiculairement au plan galactique. Ces jets auraient injecté des rayons cosmiques dans le milieu environnant, gonflant les bulles que nous observons actuellement.
Dans une étude de 2022 publiée dans Nature Astronomy , les chercheurs ont réalisé des simulations numériques intégrant la dynamique gravitationnelle, les flux de gaz interstellaires et la physique des rayons cosmiques. L'auteur principal, Hsiang-Yi Karen Yang, a expliqué que les jets génèrent des fronts de choc qui propulsent le gaz vers l'extérieur, produisant l'émission de rayons X détectée par eROSITA tout en alimentant simultanément la lueur gamma capturée par Fermi. L'accord étroit entre la morphologie des bulles simulées et les observations réelles apporte un solide soutien au modèle de trou noir et de jet.
Un scénario alternatif envisage les bulles comme la suite d’une explosion d’étoiles historique – une ère de formation rapide et massive d’étoiles au cœur de la Voie lactée. Lors d’un tel événement, des nuages de gaz denses s’effondrent pour former de nombreuses étoiles de courte durée et de masse élevée. Leurs vents stellaires et leurs explosions de supernova entraîneraient collectivement un puissant vent galactique, creusant les cavités semblables à des bulles observées.
Bien que ce modèle puisse rendre compte de l'énergie globale, des comparaisons récentes de ses prédictions avec les caractéristiques spatiales et spectrales détaillées des bulles ont favorisé le mécanisme du jet de trou noir. Néanmoins, les observations en cours et les simulations affinées continuent de tester les deux hypothèses.
En fin de compte, le véritable moteur des bulles Fermi et eROSITA reste une question ouverte, mais chaque théorie offre des informations précieuses sur les processus dynamiques qui ont façonné notre Galaxie. La poursuite des études multi-longueurs d'onde et les futures missions aideront à percer ce mystère cosmique.