Des scientifiques ont récemment obtenu la toute première preuve démontrant que les trous noirs supermassifs se situant dans les noyaux galactiques façonnent activement leurs environnements. Un élément depuis longtemps supposé, mais qui n’avait jamais été confirmé auparavant.

Non seulement cela, mais également la manière dont ils le font : en générant des vents puissants qui soufflent loin et sont largement répandus, ce qui influence le lieu de formation de nouvelles étoiles. Cela signifie que l’influence exercée par les trous noirs est bien plus importante et vaste que ce que nous pensions auparavant, soit jusque dans les confins des galaxies dans lesquelles ils se situent.

Le fait que les trous noirs supermassifs soufflent des vents puissants dans l’espace qui les entoure, est bien connu. Et bien qu’il n’y ait pas d’air dans l’espace, il y a du plasma, du gaz et d’autres matières dans cet environnement interstellaire. Des études antérieures ont conclu que ces vents, qui sont assez puissants pour se propager à travers des galaxies entières, peuvent supprimer la possibilité de formation de nouvelles étoiles dans la région.

Cette nouvelle étude marque la toute première fois que ce phénomène a été observé : « Les trous noirs supermassifs sont captivants », a déclaré l’astrophysicienne Shelley Wright de l’Université de Californie à San Diego (USA). « Comprendre pourquoi et comment les galaxies sont affectées par leurs trous noirs supermassifs est un casse-tête exceptionnel concernant leur formation », a-t-elle ajouté.

Le trou noir en question est visible en tant que partie d’un quasar, dans la galaxie hôte 3C 298, à quelque 9,3 milliards d’années-lumière de la Terre. Cela signifie que le phénomène détecté s’est produit assez tôt dans l’histoire de l’Univers, qui a actuellement environ 13,8 milliards d’années.

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Les couleurs vertes soulignent le gaz énergétique à travers la galaxie qui est illuminée par le quasar. La couleur bleue représente les vents puissants soufflant à travers toute la galaxie et le trou noir supermassif se trouve dans le cercle brillant orangé, un peu au-dessous du centre de l’image. Crédits : A. Vayner et son équipe

Le trou noir lui-même ne peut pas être vu, étant donné qu’aucune lumière ne s’en échappe, mais il est au centre d’un grand disque d’accrétion constitué de poussière et de gaz, qui tourbillonne autour de ce dernier à des vitesses extrêmes. Cela génère de la friction et de la chaleur, ce qui dégage une lumière très intense. En réalité, les quasars font partie des objets les plus brillants que l’on peut trouver dans l’Univers. À savoir qu’un quasar est une galaxie très énergétique avec un noyau galactique actif.

La plupart des galaxies proches de la Voie lactée montrent aujourd’hui une corrélation entre la taille du trou noir supermassif au centre, et la taille de la galaxie. Mais 3C 298 est disproportionnée.

En utilisant les données du spectrographe infrarouge OSIRIS de l’Observatoire W. M. Keck et du Grand réseau d’antennes millimétrique/submillimétrique de l’Atacama, l’équipe de recherche a découvert qu’elle avait 100 fois moins de masse que prévu, compte tenu de la taille de son trou noir.

En rassemblant les différentes pièces du puzzle, cela indique que le trou noir s’est formé et s’est établi bien avant que la galaxie ne se soit réunie autour de ce dernier. Ils ont également observé des vents entraînés par le quasar qui modifient la densité du gaz moléculaire, le réduisant considérablement. Il faut savoir que ces nuages sont vitaux pour la formation stellaire, et cela signifie donc que le quasar limitait la formation d’étoiles.

Ces résultats sont les premiers concernant les quasars lointains et l’effet qu’ils ont sur la croissance galactique et la formation des étoiles.

Mais bien que cette recherche ait pu fournir les preuves d’un mécanisme depuis longtemps suspecté, il reste encore beaucoup de travail à effectuer. Par exemple, nous ne savons pas encore si les galaxies quasars peuvent être incluses dans les modèles d’échelle utilisés pour les galaxies voisines. On ne sait pas non plus comment une formation stellaire peut se produire, puisque les vents du quasar ont éliminé la plus grande partie du gaz nécessaire de la galaxie.

L’équipe suppose qu’une fusion galactique, ou du gaz provenant du milieu intergalactique, amène ensuite la galaxie jusqu’à la masse attendue, par rapport à la taille de son trou noir central. « La partie la plus agréable de la recherche concernant cette galaxie a été de rassembler toutes les données de différentes longueurs d’onde et toutes les techniques », a déclaré l’un des membres de l’équipe, l’astronome Andrey Vayner.

« Chaque nouvel ensemble de données que nous avons obtenu sur cette galaxie répondait à une question et nous aidait à assembler quelques pièces supplémentaires du puzzle. Cependant, en même temps, cela engendrait de nouvelles questions sur la nature de la formation des galaxies et des trous noirs supermassifs », a-t-il ajouté.

Sources : Astrophysical JournalKeck Observatory

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