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Le trou noir supermassif de notre galaxie livre un secret

Vue avec l'observatoire en rayon X Chandra (bleu) et en avec le télescope spatial Hubble en infrarouge (rouge et jaune) du trou noir supermassif Sgr A* situé au centre de notre galaxie.

Vue avec l'observatoire en rayon X Chandra (bleu) et en avec le télescope spatial Hubble en infrarouge (rouge et jaune) du trou noir supermassif Sgr A* situé au centre de notre galaxie.

Photo : NASA

Radio-Canada

La chose intriguait les astrophysiciens depuis des années : comment les trous noirs supermassifs peuvent-ils capturer de la matière sans émettre beaucoup de rayonnement ?

Une équipe internationale apporte aujourd'hui une explication grâce à une campagne d'observations en rayons X de Sagittarius A (Sgr A*), ce trou noir situé au centre de notre galaxie, la Voie lactée.

Les scientifiques ont découvert que les rayons X émis dans le voisinage de ce trou noir ne proviennent pas de couronnes d'étoiles actives, mais principalement d'un gaz, trop chaud pour être capturé efficacement.

Représatation artistique de Sagittarius A*.

Représatation artistique de Sagittarius A*.

Photo : NASA/Chandra

Explications

Les galaxies de taille normale comme la nôtre abritent en leur centre un trou noir supermassif d'une masse de quelques millions à quelques milliards de fois celle du Soleil.

Le noyau de certaines de ces galaxies devrait être plus lumineux que toutes leurs étoiles, en raison du champ de gravité intense du trou noir supermassif qui capture la matière dans son voisinage et libère une quantité phénoménale d'énergie gravitationnelle.

Toutefois, pour une raison qui restait inexpliquée, la plupart des noyaux de galaxies dans l'Univers local sont peu, voire pas actifs. Pourtant, la quantité de matière autour de leur trou noir supermassif central semble suffisante pour les rendre beaucoup plus lumineux.

Par exemple, au centre de la Voie lactée, qui est situé à 26 000 années-lumière de la Terre, Sgr A* est seulement une centaine de fois plus lumineux que le Soleil, alors qu'il est quatre millions de fois plus massif. Une fois par jour en moyenne, Sgr A* produit des éruptions en rayons X. Sa luminosité peut alors augmenter de 160 fois en quelques dizaines de minutes.

Les chercheurs ont observé la matière capturée ou éjectée par Sgr A* au repos et lors de ses éruptions grâce aux données recueillies en rayons X durant 35 jours par le satellite Chandra de la NASA .

L'analyse des images et spectres en rayons X de Sgr A* a permis de distinguer deux composantes autour de Sgr A* :

  • une émission ponctuelle variable, provenant des éruptions du trou noir;
  • une émission étendue constante compatible avec le disque d'étoiles massives en orbite autour du trou, dont les vents alimentent en gaz ce trou noir supermassif.

Les caractéristiques du spectre en rayons X démontrent que le flot de gaz vers le trou noir supermassif ne peut pas exister sans une éjection massive de gaz. Le gaz est trop chaud pour être capturé efficacement par le trou noir. Ainsi, 99 % du flot de gaz capturé à grande distance est finalement éjecté avant d'avoir pu atteindre la proximité du trou noir. Cela permet d'expliquer la faible luminosité de ce trou noir supermassif.

Le détail de ces résultats est l'objet d'un article publié dans la revue Science.

Science