Le télescope spatial James Webb découvre comment les trous noirs se nourrissent
Grâce au télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont pu observer les mécanismes par lesquels les trous noirs supermassifs se nourrissent. Ces observations pourraient aider les scientifiques à comprendre comment ces trous noirs, dont la masse équivaut à des millions, voire des milliards de fois celle du soleil, ont pu croître si rapidement après le Big Bang.
Tous les grandes galaxies possèdent des trous noirs supermassifs en leur cœur. Certains de ces géants sont inactifs, consommant peu de gaz et de poussière environnants, tandis que d’autres se nourrissent avidement, agissant comme les moteurs de régions galactiques centrales brillantes appelées noyaux galactiques actifs (AGN). Ces trous noirs en pleine activité éjectent également de la matière par leurs pôles sous forme de jets, ce qui peut expulser le gaz et la poussière — les matériaux nécessaires à la formation d’étoiles — hors de leurs galaxies hôtes, inhibant ainsi la naissance d’étoiles et « tuant » effectivement ces galaxies.
Les résultats du JWST sont d’autant plus déroutants que certains de ces trous noirs ont été détectés avant même que l’univers n’atteigne l’âge d’un milliard d’années. Les théories actuelles suggèrent que les mécanismes permettant aux trous noirs de dévorer la matière et de fusionner pour créer des trous noirs encore plus massifs devraient prendre au moins un milliard d’années pour atteindre le statut de supermassif. De plus, il est théoriquement prévu que les trous noirs les plus voraces repoussent la matière qu’ils utilisent pour leur croissance, se mettant ainsi sur un « régime ».
Une explication envisage que ces trous noirs repoussent le gaz, se privant ainsi de nourriture, mais que cette matière finit par refroidir et retomber vers le trou noir, permettant ainsi une nouvelle période de croissance. Ce gaz, en refroidissant, formerait des « filaments » de quelques centaines d’années-lumière de large, mais s’étendant sur des milliers d’années-lumière. Ces filaments retomberaient vers le centre de la galaxie, formant un disque tourbillonnant autour du trou noir central, relançant ainsi le cycle de croissance.
Ce processus pourrait être un cycle autorégulateur de festin suivi de jeûne. Cependant, le lien entre ces filaments et les trous noirs supermassifs reste difficile à établir, ce qui rend cette mécanique difficile à confirmer.
Julie Hlavacek-Larrondo, responsable de l’équipe de recherche à l’Université de Montréal, a déclaré : « Ce que révèle le JWST, c’est que les trous noirs pourraient être les recycleurs cosmiques ultimes. Ils libèrent d’énormes quantités d’énergie qui chauffent leur environnement, mais ce gaz peut ensuite refroidir en filaments fins qui retombent et nourrissent à nouveau le trou noir. Nous voyons enfin ce cycle autosuffisant à l’œuvre. »
Pour résoudre le mystère des trous noirs voraces, le JWST a observé un AGN relativement proche, situé au cœur de la galaxie centrale de l’amas de galaxies Centaurus, NGC 4696, à environ 145 millions d’années-lumière de la Terre. Le télescope Hubble avait précédemment étudié cette galaxie, découvrant un étrange tourbillon de gaz en forme de crochet près du trou noir supermassif de NGC 4696.
Le JWST a ensuite produit une carte détaillée des flux de gaz au cœur de la galaxie, révélant que la caractéristique en forme de crochet me environ 800 années-lumière de large et est composée de gaz se déplaçant à des vitesses incroyables d’environ 1,3 million de miles par heure (600 kilomètres par seconde). Ce tourbillon de gaz semble également être connecté à un vaste filament de matière tombant vers le trou noir central.
L’équipe a testé les observations du JWST avec une simulation informatique, confirmant que le gaz dans le scénario de filament tombant prendrait une forme similaire à celle observée dans NGC 4696. Helen Russell, membre de l’équipe à l’École de physique et d’astronomie de l’Université de Nottingham, a déclaré : « Le JWST nous montre désormais le dernier lien de cette boucle fermée. Le vaste réseau de gaz filamenteux canalise finalement le gaz vers un disque qui alimente le trou noir. »
Cette recherche a été publiée dans l’Astrophysical Journal Letters.
Source : Space.com
