Les trous noirs supermassifs influenceraient les galaxies actives en envoyant des vents très puissants. L'interaction de ces vents avec la matière interstellaire pourrait façonner l'intérieur de ces galaxies hôtes.

Les trous noirs supermassifs influenceraient leurs galaxies hôtes en émettant des vents puissants. Une étude, publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics et présentée par l’Agence spatiale européenne (ESA) le 24 juillet 2019, raconte comment ces vents peuvent interagir avec la matière interstellaire qui se trouve au cœur des galaxies.

Les scientifiques s’intéressent ici aux trous noirs supermassifs (dont la masse équivaut à un million de masses solaires ou plus). La communauté scientifique soupçonne que ces gigantesques trous noirs se trouvent au centre de toutes les grandes galaxies, comme la Voie lactée et son trou noir Sagittarius A*. Au cœur des galaxies actives (« Active Galactic Nuclei » ou AGN), ces trous noirs supermassifs « sont considérés comme des acteurs fondamentaux de l’évolution de leurs galaxies hôtes », résument les auteurs dans une prépublication de leur étude sur arXiv.org.

IC 3639, un exemple de galaxie active. // Source : NASA/JPL-Caltech/ESO/STScI (photo recadrée)

Un trou noir est une région de l’espace où le champ gravitationnel est si intense qu’aucune matière y entrant ne peut s’en échapper, pas même la lumière. La manière dont sont façonnées les galaxies semble liée à la masse du trou noir en leur centre. Ces vents « sont les candidats les plus prometteurs pour diriger de tels processus ». Leur influence sur le milieu interstellaire (la matière entre les étoiles) à l’intérieur des galaxies est déjà soupçonnée. Grâce à une nouvelle observation, les chercheurs en savent désormais davantage sur ce processus.

Des vents émanant du disque d’accrétion d’un trou noir

Il semblerait que la masse du trou noir supermassif ait un lien avec les étoiles qui se trouvent au centre de la galaxie. Ce lien ne peut pas être expliqué par l’attraction gravitationnelle exercée par le trou noir : la présence de ces vents semble être l’explication. Pendant 8 années, les chercheurs ont observé le trou noir d’une galaxie active, baptisée PG 1114+445, à l’aide de XMM-Newton, un observatoire spatial développé par l’ESA. C’est grâce à lui qu’ils ont pu découvrir les interactions qui ont lieu au cœur de la galaxie entre la matière interstellaire et les vents émis par le trou noir. Ces vents très rapides sont « des flux de gaz émis par le disque d’accrétion [ndlr : de la matière en orbite] très proche du trou noir », explique l’ESA dans un communiqué.

L’observatoire XMM-Newton. // Source : Wikimedia/CC/Mike Peel (photo recadrée)

Les scientifiques savaient déjà que les noyaux de galaxies actives pouvaient provoquer deux écoulements : des émanations ultrarapides (à 40 % de la vitesse de la lumière, soit 120 000 km/s) et d’autres plus lentes (dont la vitesse est de l’ordre de centaines de km/s), qualifiées d’ « absorbeurs chauds ». La nouvelle étude décrit une troisième émanation, qui possède à la fois la vitesse de la première et les propriétés physiques de la seconde.

La matière interstellaire entraînée comme par « un chasse-neige »

Ce vent entraînerait la matière interstellaire « comme un chasse-neige », explique Roberto Serafinelli de l’Institut national d’astrophysique (un centre de recherche italien), coauteur de l’étude. En pénétrant dans cette matière interstellaire, le vent produit par le disque du trou noir agirait comme « un vent poussant des bateaux dans la mer », poursuit l’astrophysicien, cité par l’ESA. Tout ceci se passerait à des dizaines (voire des centaines) d’années-lumière du trou noir. En entraînant cette matière interstellaire, le vent ralentirait également l’accumulation de la matière autour du trou noir supermassif. Peu à peu débarrassées de leur gaz, les régions au centre de la galaxie seraient alors moins favorables à la formation d’étoiles.

L’observation du cœur de la galaxie PG 1114+445 n’est qu’un début pour mieux comprendre cet étonnant vent émis par un trou noir supermassif : il reste encore à savoir si ce phénomène est répandu dans l’univers. Il pourrait ainsi aider à mieux cerner les liens énigmatiques qui semblent exister entre l’évolution des galaxies et leurs trous noirs supermassifs.

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