Un disque de gaz froid a été observé pour la première fois autour du trou noir de la Voie lactée. Il permet aux scientifiques de mieux comprendre l'environnement agité de Sagittarius A*. C'est une occasion de mieux cerner le processus de l'accrétion.

Le cœur de notre galaxie se dévoile un peu plus. Des scientifiques ont révélé la présence d’un anneau de gaz froid autour du trou noir de la Voie lactée, Sagittarius A* (Sgr A*). Leur découverte fait l’objet d’une étude, publiée dans la revue Nature le 5 juin 2019.

« De nouvelles observations en haute résolution de Sgr A* et de son environnement sont en train de transformer notre vision de l’interaction de ce trou noir massif », expliquent les auteurs de cette étude. La découverte de ces zones de gaz froid peut permettre de comprendre comment les trous noirs absorbent la matière. C’est l’occasion d’en savoir un peu plus sur les interactions entre un trou noir et son environnement.

Le disque de gaz froid découvert. // Source : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), E.M. Murchikova ; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Cette première observation pourrait s’avérer importante pour mieux comprendre le processus de l’accrétion. Au centre de notre galaxie se trouve un noyau. Il est fortement soupçonné d’être formé d’un trou noir supermassif, Sgr A* (4 millions de fois la masse du Soleil) ainsi que d’un disque d’accrétion qui l’encercle. Ce dernier expulse de la matière à une vitesse proche de celle de la lumière.

La présence d’un disque théorisée depuis des années

Les chercheurs qui s’intéressent à l’environnement de Sgr A* savaient déjà que le trou noir devait être entouré d’étoiles en mouvement et de gaz chaud et froid. Depuis presque 50 ans, certains soutiennent la théorie qu’un disque d’accrétion se trouve dans cette zone.

Ils pensent qu’il est situé à quelques dixièmes d’une année-lumière de l’horizon des événements du trou noir (la surface du trou noir, au sens géométrique). Pour rappel, une année-lumière représente la distance que la lumière parcourt dans le vie pendant un an, soit 9 460 milliards de kilomètres.

Des antennes du télescope ALMA. // Source : Wikimedia/CC/Iztok Bončina/ESO (photo recadrée)

Seul le gaz chaud de ce disque (10 millions de degrés Celsius) avait été observé jusqu’à présent, à l’aide de télescopes à rayons X. Cela n’était cependant pas suffisant pour constater une rotation. L’observation du gaz froid (de l’hydrogène à 10 000°C) a été rendue possible par le grand réseau millimétrique/submillimétrique de l’Atacama (ALMA), un radiotélescope installé au Chili et exploité par l’Europe (ESO), les États-Unis (NRAO) et le Japon (NAOJ). L’instrument permet d’étudier des objets froids dans l’univers.

Comment sont répartis les gaz chaud et froid ?

L’observation du disque autour de Sgr A* permet désormais de mieux s’imaginer à quoi il ressemble et comment sont répartis les gaz. « Le gaz chaud a la forme d’une boule de bowling, le disque froid est comme une grosse alliance à l’intérieur », décrit Lena Murchikova, astrophysicienne à l’Institut d’étude avancée de Priceton et co-autrice de l’étude dans un communiqué.

D’autres observations viendront probablement compléter la connaissance que les astronomes ont de ce disque d’accrétion autour de Sgr A*. Des instruments comme l’Event Horizon Telescope, qui a immortalisé la première image d’un trou noir, pourraient servir à comprendre les possibles dépendances entre les zones de gaz chaud et froid.

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