Par l'intermédiaire du radiotélescope ALMA, des scientifiques ont pu détecter un imposant vent galactique. Il a été entraîné par un trou noir supermassif il y a 13,1 milliards d'années. Il devient le plus ancien vent de ce type détecté à ce jour.

Un « vent galactique titanesque » a été découvert. Il y a 13,1 milliards d’années, il a été entraîné par un trou noir supermassif. C’est le plus ancien exemple d’un vent de ce type qui ait été observé, annoncent des scientifiques dans The Astrophysical Journal le 14 juin 2021 (une version prépubliée du texte est accessible sur arXiv). L’étude a été relayée dans un communiqué d’ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, signifiant « Grand réseau d’antennes millimétrique/submillimétrique de l’Atacama »), un radiotélescope installé dans le nord du Chili.

À l’aide du télescope, les scientifiques ont pu observer une galaxie baptisée « J1243+0100 », qui avait été découverte avec un autre observatoire, le télescope Subaru de l’Observatoire astronomique du Japon. Les données d’ALMA ont révélé la présence d’un flux de gaz se déplaçant à la vitesse de 500 kilomètres par seconde dans cette galaxie. Ce vent galactique est assez énergique pour repousser la matière stellaire (et donc perturber la formation de nouvelles étoiles). Cette observation surpasse un précédent record : avant, le plus ancien exemple de galaxie possédant un vent aussi énorme (de taille galactique) remontait à 13 milliards d’années. Le nouveau spécimen a été vu 100 millions d’années encore plus tôt.

La galaxie J1243+0100 observée avec ALMA. Le vent galactique apparaît en bleu, en jaune figure le gaz « calme » dans la galaxie. // Source : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Izumi et al.

Trous noirs supermassifs et galaxies semblent co-évoluer

Cette détection est un nouvel élément intéressant pour étudier les liens entre les gigantesques trous noirs et la croissance des galaxies depuis le début de l’histoire de l’Univers, souligne le communiqué d’ALMA. On soupçonne que ces trous noirs influencent très probablement l’évolution des galaxies. « Dans l’Univers local [ndlr : l’Univers proche, dans lequel les galaxies sont en quelque sorte figées dans leur configuration actuelle] des trous noirs supermassifs ont été identifiés au centre de galaxies massives, et il existe une corrélation étroite entre la masse du trou noir et les propriétés de la galaxie hôte […]. Ces relations suggèrent fortement que la formation et la croissance des trous noirs supermassifs et des galaxies hôtes sont intimement liées, une co-évolution de ces deux composantes des galaxies  », peut-on lire dans l’étude.

Un vent galactique pourrait justement constituer un type d’interaction physique entre les trous noirs et les galaxies. Comment ces vents peuvent-ils être émis ? Cela peut sembler paradoxal de prime abord, puisque l’on sait que l’une des caractéristiques des trous noirs est d’absorber de la matière, en raison d’un champ gravitationnel si intense qu’aucun rayonnement ne peut sortir du trou noir. Or, c’est justement lorsque la matière, attirée vers le trou noir, se déplace à grande vitesse qu’elle émet de l’énergie. Cette énergie peut pousser de la matière vers l’extérieur, phénomène à l’origine de la formation d’un vent galactique.

D’autres observations à venir

Les scientifiques ont aussi cherché à mesurer le mouvement du gaz plus « calme » dans la galaxie J1243+0100 : le bulbe de cette galaxie (entourant le noyau, la Voie lactée en possède également un) représente l’équivalent de 30 milliards de masses solaires. Le trou noir supermassif central, lui, ne représente qu’à peine 1 % de cette masse. Ce sont des estimations intéressantes pour les scientifiques : ce rapport de masse entre le bulbe et le trou noir supermassif de J1243+0100 correspond à ce qu’on voit dans les autres galaxies de l’Univers contemporain.

Cela semble donc confirmer les prévisions selon lesquelles il existait déjà, il y a environ 13 milliards d’années, des relations de co-évolution entre les trous noirs supermassifs et les galaxies. Dit autrement, les deux composantes devaient déjà s’influencer moins d’un milliard d’années après la naissance de l’Univers (il est âgé d’environ 14 milliards d’années). « De futures observations avec ALMA nous permettront de poursuivre la recherche et l’étude de la rétroaction à l’échelle galactique dans ces systèmes de l’univers primitif », concluent les auteurs.

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