La grande majorité des objets de l’univers évoluent en suivant des cycles, et les trous noirs ne font pas exception à cette règle. Les modèles théoriques prédisent que ces géants cosmiques absorbent la matière environnante, produisant un puissant jet de particules relativistes, puis, lorsque celle-ci vient à manquer, entrent dans une phase d’inactivité en attendant un prochain passage de matière. Pour la première fois, des astrophysiciens ont observé deux éjections successives de matière provenant d’un trou noir. Cela indique que ce dernier, après s’être « nourri » de gaz et de poussières, s’est endormi pour se réveiller et « festoyer » de nouveau.
Il n’est pas rare d’observer des émissions de particules en provenance de trous noirs. En effet, lorsque ceux-ci aspirent la matière qui les entoure, un disque de gaz et de poussière en rotation, le disque d’accrétion, se forme autour de leur périphérie. Lorsque la matière du disque est proche de l’horizon des événements, sous l’effet combiné du champ magnétique et de phénomènes de friction, celle-ci est violemment éjectée perpendiculairement au plan du disque sous forme de jets de particules relativistes ultra-énergétiques.
Les astrophysiciens se sont particulièrement intéressés à un trou noir supermassif localisé au centre d’une galaxie, SDSS J1354+1327, située à une distance d’environ 800 millions d’années-lumière de la Terre. En analysant les données croisées recueillies par le télescope à rayons X Chandra (Chandra X-Ray Observatory) et le télescope Hubble, les chercheurs ont découvert que l’objet était entouré d’un mince disque de gaz et de poussières.
Et quelle ne fut pas leur surprise de découvrir que ce trou noir supermassif n’avait pas seulement émis un unique jet de matière relativiste, comme c’est le cas pour tous les trois noirs observés jusqu’à maintenant, mais bien deux jets distincts espacés de 100 000 ans.
La découverte a été récemment publiée dans The Astrophysical Journal Letters par une équipe d’astrophysiciens américains. Julie Comerford (University of Colorado Boulder), auteure principale de l’étude, explique que « les trous noirs sont des mangeurs voraces, et ils ne se tiennent pas très bien lorsqu’ils se mettent à table. Nous connaissons de nombreux exemples de trous noirs émettant un unique « rôt » de matière, mais nous venons de découvrir une galaxie dont le trou noir supermassif n’a pas roté une fois, mais deux ». Elle poursuit en précisant que « nous voyons cet objet se nourrir, roter et faire la sieste, puis manger et roter de nouveau, tout comme les modèles le prédisent. Heureusement, nous avons observé cette galaxie au moment où les deux événements étaient clairement distinguables ».
La preuve de ces deux émissions successives réside dans l’existence de deux bulles de gaz au-dessus et en-dessous du trou noir. Ces formations gazeuses, appelées « bulles de Fermi« , apparaissent à la suite d’une absorption conséquente de matière. La bulle du dessous s’est étendue sur 30 000 années-lumière depuis le centre galactique, contre 3000 années-lumière pour celle du dessus. En étudiant la vitesse de propagation des bulles, les chercheurs ont calculé qu’elles s’étaient formées à 100 000 ans d’intervalle.
La responsable de ces « indigestions » ? Une autre galaxie, SDSS J1354+1328, entrée en collision avec SDSS J1354+1327. Celle-ci est connectée au trou noir supermassif via des flots d’étoiles et de gaz, fournissant de colossales quantités de matière au monstre cosmique. « Cette seconde galaxie nous a complètement pris au dépourvu » explique Rebecca Nevin, doctorante et auteure de l’étude. « Nous avons démontré que le gaz de la bulle supérieure correspondait à la propagation récente d’une onde de choc, alors que le gaz de la bulle inférieure correspond à une ancienne éjection ».
Notre galaxie, la Voie lactée, possède également des bulles de Fermi formées à la suite d’une absorption majeure de matière par Sagittarius A*, le trou noir supermassif logé en son centre. Et tout comme celui de J1354, les astrophysiciens pensent qu’il se réveillera pour se nourrir à nouveau.
Un trou noir
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