NASA’s James Webb Catches a Supermassive Black Hole Feeding
De nouvelles observations réalisées par le télescope spatial James Webb (JWST) offrent aux astronomes un aperçu sans précédent sur la manière dont les trous noirs supermassifs obtiennent le gaz nécessaire à leur croissance. Les images révèlent de longues filaments de gaz reliant l’atmosphère chaude d’une galaxie à un disque en rotation rapide entourant son trou noir central. Ce disque agit comme un réservoir final de matière avant que le gaz ne tombe et alimente le trou noir.
Une équipe de recherche internationale dirigée par l’Université de Montréal, avec la participation de l’Université d’État du Michigan, a mené ces observations et analysé les résultats. Leurs conclusions, publiées dans le numéro du 14 juillet de The Astrophysical Journal Letters, apportent des réponses à une question qui défie les astronomes depuis des décennies.
« Les observations du JWST nous offrent des milliers de nouveaux faits et mes, et je peux rapporter qu’il y a beaucoup à assimiler », a déclaré Megan Donahue, professeure distinguée de physique et d’astronomie à l’Université d’État du Michigan. « Nous travaillons tous ensemble pour résoudre les questions astrophysiques sur la façon dont ces trous noirs obtiennent leur carburant et comment ils interagissent avec leur galaxie hôte. »
Impact des Trous Noirs Supermassifs sur les Galaxies
Pratiquement chaque grande galaxie contient un trou noir supermassif (SMBH) en son centre, ces objets pouvant être des millions ou des milliards de fois plus massifs que le Soleil. Un trou noir lui-même n’émet pas de lumière. Cependant, lorsqu’une grande quantité de gaz et de poussière tombe vers lui, le matériau se chauffe et crée une région extrêmement lumineuse et énergique, appelée noyau galactique actif (AGN).
Un trou noir actif peut agir comme un puissant moteur cosmique. Il peut lancer d’énormes jets d’énergie qui s’étendent au-delà du centre de la galaxie. Ces jets peuvent chauffer le gaz environnant, ralentir la formation de nouvelles étoiles et influencer l’évolution de la galaxie sur des milliards d’années. Cela soulève un paradoxe : si les jets chauffent le gaz à proximité, cela devrait rendre plus difficile pour ce gaz de se refroidir et de tomber vers le trou noir, théoriquement, le trou noir devrait finir par couper son propre approvisionnement en nourriture. Pourtant, de nombreux trous noirs supermassifs continuent de se nourrir.
Un Cycle de Carburant pour les Trous Noirs
L’explication la plus probable est que le système se régule de lui-même. Le gaz chauffé par l’activité du trou noir peut éventuellement se refroidir. En perdant de l’énergie, il peut se condenser en structures longues et étroites, appelées filaments. Ces courants de gaz plus frais peuvent alors tomber vers le centre de la galaxie et reconstituer l’approvisionnement en carburant du trou noir.
Pour étudier ce processus, les chercheurs ont utilisé le JWST pour observer NGC 4696, la plus grande galaxie centrale de l’amas de Centaurus, situé à environ 145 millions d’années-lumière de la Terre. Ce groupe d’amas de galaxies est considéré comme l’un des meilleurs endroits pour examiner comment les noyaux galactiques actifs interagissent avec leur environnement.
L’équipe a observé NGC 4696 pendant près de huit heures à l’aide de l’instrument NIRSpec du JWST. NIRSpec sépare la lumière infrarouge en ses longueurs d’onde composantes, permettant aux scientifiques de déterminer comment le gaz se déplace, de quoi il est composé et comment ses propriétés varient dans une région donnée.
Les cartes résultantes ont tracé le mouvement du gaz au sein de la sphère d’influence du trou noir, où la gravité du trou noir domine le mouvement du matériel à proximité. Le JWST a résolu des structures aussi petites qu’environ 30 années-lumière de large, offrant un niveau de détail remarquable à l’intérieur d’une galaxie qui s’étend sur des centaines de milliers d’années-lumière.
Conclusion
Les résultats de cette recherche fournissent des preuves observables solides que des filaments de gaz frais peuvent agir comme des canaux d’alimentation pour les trous noirs supermassifs. Ces découvertes complètent le cycle de rétroaction des trous noirs, où les jets lancés par le trou noir actif injectent de l’énergie dans le gaz galactique environnant, favorisant ainsi un environnement propice à son propre approvisionnement en carburant.
Source : The Astrophysical Journal Letters
