Observation d’une vaste éruption d’un trou noir supermassif à proximité de la Terre

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Cette image radio révèle de vastes lobes de plasma s'étendant bien au-delà de la partie visible de la galaxie Centaurus A, générés par une éruption de son trou noir supermassif central. | ICRAR
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Des astronomes de l’ICRAR (Centre international de recherche en radioastronomie) ont capturé l’image la plus complète des émissions radio de l’éruption de matière d’un trou noir supermassif, proche de la Terre, dont l’étendue apparente (vue de la Terre) équivaut à seize lunes posées côte à côte.

Dans de nombreux univers de science-fiction, les trous noirs inspirent. Ils sont une source de mystère, de fantasme. On se demande notamment ce qu’il y a « au-delà »… Dans notre réalité, des chercheurs de l’ICRAR ont capturé une image complète des émissions radio de l’éruption d’un trou noir supermassif et fait part de leurs travaux dans la revue Nature Astronomy le 23 décembre 2021.

L’émission radio est alimentée par un trou noir central dans la galaxie Centaurus A, séparée de la Terre d’environ 12 millions d’années-lumière. C’est la plus proche radiogalaxie de la Voie lactée. Vue de la Terre, l’éruption couvre l’équivalent de seize lunes mises côte à côte (elle s’étend sur huit degrés dans le ciel). 

Un disque formé autour du trou noir

Selon le Dr Benjamin McKinley, l’image capturée révèle de nouveaux détails spectaculaires de l’émission radio de la galaxie Centaurus A. « Ces ondes radio proviennent de matériaux aspirés dans le trou noir supermassif du centre de la galaxie », explique-t-il dans un communiqué.

« Elle forme un disque autour du trou noir et au fur et à mesure que la matière se déchire en se rapprochant de ce dernier, de puissants jets se forment de chaque côté du disque, éjectant la majeure partie de la matière dans l’espace, à des distances probablement supérieures à un million d’années-lumière ». 

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Le trou noir se nourrit de gaz tombant et éjecte de la matière à des vitesses proches de celle de la lumière, ce qui provoque la croissance de « bulles radio » sur des centaines de millions d’années. Une telle « bulle » a été capturée par le télescope Murchison Widefield Array (MWA), situé dans l’arrière-pays de l’Australie occidentale.

Centaurus A, une galaxie située à 12,4 millions d’années-lumière de la Terre. © ICRAR/Curtin

D’après les chercheurs, « les observations radio précédentes ne pouvaient pas gérer l’extrême luminosité des jets, et les détails de la plus grande zone entourant la galaxie étaient altérés. Mais notre nouvelle image outrepasse ces limites ». Des détails qui devraient permettre aux scientifiques d’en « apprendre beaucoup sur Centaurus A ». 

Pour capturer la meilleure image possible, les scientifiques ont combiné leurs observations radio avec des données optiques et du domaine des rayons X. « Cela nous aide à mieux comprendre la physique de ces trous noirs supermassifs », précise McKinley. 

Le MWA peut collecter une « quantité de données extraordinaire »

Pour le directeur de la MWA, le professeur Steven Tingay, cette observation a été possible grâce au très grand champ de vision du télescope. Le MWA est d’ailleurs le précurseur d’un autre radiotélescope, plus perfectionné encore, le SKA (Square Kilometer Array), qui devrait être construit en Australie occidentale et en Afrique du Sud.

« Le large champ de vision et par conséquent la quantité extraordinaire de données que nous pouvons collecter, signifie que le potentiel de découverte de chaque observation de MWA est très élevé. Cela constitue un pas fantastique vers le SKA, encore plus grand ».

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La « dalle » 107 fait partie des 256 dalles du MWA. © Pete Wheeler, ICRAR

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L’étude dirigée par McKinley permet également de corroborer une nouvelle théorie, celle de l’accrétion chaotique à froid. D’après l’astrophysicien Massimo Gaspari de l’Institut national italien d’astrophysique, « dans ce modèle, des nuages froids se condensent dans le halo galactique et pleuvent sur les régions centrales, alimentant le trou noir supermassif ». 

La galaxie apparaît plus lumineuse au centre, là où elle est la plus active et où l’énergie est très présente. En s’éloignant, la luminosité faiblit, car l’énergie se perd et « les choses se calment », explique McKinley. « Mais il existe des caractéristiques intéressantes où les particules chargées ont réaccéléré et interagissent avec des champs magnétiques puissants », conclut le scientifique.

Source : Nature Astronomy

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