Lofar révèle l’activité « volcanique » d’un trou noir supermassif avec ses éruptions

Une équipe internationale d’astrophysiciens a observé pour la première fois dans le milieu intergalactique l’évolution du plasma chaud provenant des éruptions d’un trou noir supermassif actif. Ils ont pu y observer des structures, rappelant fortement les volutes et panaches de fumée et de cendres produits par les éruptions volcaniques, avec des détails inédits et à une échelle de temps de l’ordre de cent millions d’années.

En 1963, lorsque Maarten Schmidt, un astronome néerlandais, a fait l’analyse spectrale d’un astre, la contrepartie dans le visible d’une source radio puissante nommée 3C 273, il était bien loin de se douter de ce qui se cachait vraiment derrière cet astre marquant la découverte des quasi-stellar radio sources, des quasars selon la dénomination proposée en 1964 par l’astrophysicien d’origine chinoise Hong-Yee Chiu.

3C 273 se présentait comme une étoile, mais elle se trouvait à plus de 2,4 milliards d’années-lumière de la Voie lactée, ce qui veut dire que pour être observable à une telle distance proprement cosmologique, elle devait être d’une luminosité absolument prodigieuse, dépassant les 5 millions de millions de fois celle du Soleil, ou présenté d’une autre façon était équivalente à celle de 1.000 fois les centaines de milliards d’étoiles de notre Voie lactée !

Nous savons aujourd’hui que ces quasars sont des exemples de ce que l’on appelle des noyaux actifs de galaxies (Active Galactic Nuclei ou AGN, en anglais) et nous avons toutes les raisons de penser que leur prodigieuse énergie provient de l’accrétion de la matière par des trous noirs supermassifs de Kerr en rotation, pouvant contenir des milliards de masses solaires comme M87*, récemment imagé par les membres de la collaboration Event Horizon Telescope.

Toutes les observations faites à ce jour soutiennent de plus en plus l’idée que les trous noirs existent bel et bien mais il faut garder à l’esprit que la démonstration ultime de leur existence manque encore car nous pourrions voir en fait des objets se comportant d’un point de vue astrophysique bel et bien comme des trous noirs mais qui n’en sont pas vraiment s’ils manquent la propriété essentielle qui les définit : l’existence d’un horizon des événements fermé fonctionnant comme une membrane ne pouvant être traversée que dans un seul sens.

Ce qui est certain par contre, c’est que les objets que nous pensons être des trous noirs supermassifs croissent de pair avec les galaxies qui les hébergent puisque l’on constate dans l’immense majorité des cas une même relation de proportionnalité croissante entre les masses des deux types d’astres. Les deux semblent croître essentiellement grâce à des filaments de matière froide, selon le paradigme actuellement admis au sujet de leur croissance.

Une physique des plasmas relativiste révélée par la radioastronomie
Lorsque suffisamment de gaz tombe sur les trous noirs supermassifs en rotation, il se forme un disque de matière qui s’échauffe et s’ionise, de sorte que des processus complexes de magnétohydrodynamique relativiste en espace-temps courbe se produisent. Au final, la rotation du trou noir se couplant avec ces processus, des jets de matière sont produits et des instabilités dans le disque conduisent à des éruptions. Ces éruptions sont étudiées depuis des décennies, comme le prouve le précédent article de Futura à ce sujet, ci-dessous.

On aimerait bien en savoir plus sur l’effet de ces jets et de ces éruptions sur le milieu interstellaire et intergalactique car on soupçonne que l’activité des trous noirs a un impact sur la capacité des galaxies à produire des étoiles. L’activité des trous noirs supermassifs pourrait conduire le gaz dans les galaxies à être éjecté, ce qui expliquerait pourquoi certaines d’entre elles ne forment plus de nouvelles étoiles depuis des milliards d’années, faute de matière à utiliser.

On continue de nos jours à étudier ces questions et plus généralement les trous noirs supermassifs à l’aide de radiotélescopes, comme au moment de la découverte des quasars. Un article que vient de publier dans Nature Astronomy une équipe internationale d’astronomes le montre bien ; un communiqué de l’Université de Bologne et l’Institut national italien d’astrophysique (INAF) l’illustre également.

Ainsi, les radiotélescopes Lofar (LOw Frequency ARray) ont-ils été mobilisés pour étudier un groupe d’une vingtaine de galaxies situées à environ 200 millions d’années-lumière de la Voie lactée et contenant, comme bien des amas galactiques, une galaxie elliptique centrale géante. Ce groupe de galaxies s’appelle Nest200047 et comme l’explique le communiqué de l’Université de Bologne, l’étude menée a aussi bénéficié des observations dans le domaine des rayons X rendues possibles par le satellite russe Spektr-RG, à bord duquel se trouve également l’instrument eRosita.

L’interprétation des données collectées par ces instruments laisse penser que les jets et les éruptions des trous noirs supermassifs produisent des effets dans l’environnement des galaxies hôtes de ces astres compacts pouvant s’étendre dans un volume dont la taille peut être 100 fois plus grande que celles de ces galaxies. Les perturbations dans le milieu intergalactique y dureraient également des centaines de millions d’années.

Les astronomes voient dans l’environnement de Nest200047 des bulles, et des filaments de plasma longs de millions d’années-lumière, chauds et associés à des champs magnétiques dont les structures rappellent celles produites dans les panaches de cendres et de gaz injectés dans l’atmosphère de la Terre par certaines éruptions volcaniques.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/trou-noir-lofar-revele-activite-volcanique-trou-noir-supermassif-eruptions-58641/

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