L’épuisement arythmique du trou noir affecte la congestion du Centauri

Par: Monique Menard | 2020-04-23

Bien que le trou noir lui-même ne puisse être détecté visuellement, les astronomes étudient l’impact qu’il a sur la galaxie et les grandes structures spatiales qui l’entourent.

Au centre de l’amas de Centauri se trouve une grande galaxie elliptique NGC 4696, et dans la profondeur de son noyau se cache un trou noir supermassif. De nouvelles données de l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA et d’autres télescopes révèlent les détails d’un trou noir géant situé à 145 millions d’années-lumière de la Terre.

Bien que le trou noir lui-même ne puisse être détecté visuellement, les astronomes étudient l’impact qu’il a sur la galaxie et les grandes structures spatiales qui l’entourent. Dans un sens, le comportement d’un trou noir ressemble au battement du cœur qui pompe le sang dans les artères. De même, un trou noir peut injecter de la matière et de l’énergie dans la galaxie et au-delà.

En examinant les détails des données radiographiques, les scientifiques ont trouvé des preuves de salves répétées de particules énergétiques dans des jets créés par un trou noir supermassif au centre de NGC 4696. Les éclatements créent d’énormes cavités dans le gaz chaud qui remplissent l’espace entre les galaxies de l’amas de Centauri et laissent également des ondes de choc similaires à celles créées par les avions à grande vitesse.


L’image composite contient des données radiographiques « Chandra » (rouge), qui montre le gaz chaud dans l’amas de Centauri, et des données radio du réseau du Very Large Telescope Karl Janski (bleu) qui montre des particules de haute énergie. Les données de « Hubble » en lumière visible (en vert) montrent les galaxies dans l’amas et en dehors de l’amas. Crédit: rayons X: NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.; optique: NASA/STScI; radio: NSF/NRAO/VLA.

L’image composite contient des données radiographiques « Chandra » (rouge), qui montre le gaz chaud dans l’amas, et les données radio du réseau du Very Large Telescope de Karl Janski (bleu) montrent des particules à haute énergie. Les données du télescope spatial Hubble en lumière visible (vert) montrent les galaxies dans les amas et à l’extérieur de l’amas.

Les astronomes ont utilisé un traitement spécial aux rayons X pour mettre en évidence neuf cavités visibles dans le gaz chaud. Ces cavités dans l’image supplémentaire sont marquées de A à I, et le trou noir est marqué d’une croix. Les cavités A et B, formées relativement récemment, sont les plus proches du trou noir.


Neuf cavités visibles dans le gaz chaud de l’amas de Centauri (A à I), un trou noir dans le NGC 4696 désigné par H. Crédit: NASA/CXC/MPE/J. Sanders et al.

Les chercheurs estiment que les « battements » des trous noirs se produisent tous les cinq à dix millions d’années. En plus de la variation importante des échelles de temps, les salves diffèrent également des battements de cœur humains typiques en l’absence d’intervalles réguliers.

Un autre type de traitement des données radiographiques a montré une séquence de caractéristiques courbes et à peu près équidistantes dans le gaz chaud. Celles-ci peuvent être causées par des ondes sonores générées par des salves répétées de trou noir. Dans un amas de galaxies, le gaz chaud qui remplit l’amas permet aux ondes sonores de se propager, bien qu’à des fréquences trop basses pour l’oreille humaine. De telles caractéristiques dans l’amas de Centauri sont similaires aux ondulations visibles dans l’amas de galaxies de Persée. La hauteur du son dans le Centaure est extrêmement profonde, ce qui correspond à un son dissociatif 56 octaves en dessous du son autour de la marque C. Cela est similaire à une hauteur légèrement plus élevée (environ une octave) que dans Persée. Les effets des turbulences ou des champs magnétiques peuvent également expliquer ces courbes.

Les émissions de trous noirs semblent également avoir affecté le gaz qui a été enrichi avec des éléments créés par les explosions de supernova. Les chercheurs du groupe Centauri ont créé une carte montrant la densité des éléments qui sont plus lourds que l’hydrogène et l’hélium. Les couleurs plus claires sur la carte indiquent les zones avec la plus forte densité d’éléments lourds, tandis que les couleurs plus foncées indiquent les zones avec une densité plus faible.


La carte montre la densité des éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium. Les couleurs claires caractérisent les zones où la densité d’éléments lourds est la plus élevée, tandis que les couleurs sombres caractérisent les zones où la densité est plus faible. Crédit: NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.

Les zones présentant la plus forte concentration d’éléments lourds sont situées à droite du trou noir. La faible concentration d’éléments lourds à proximité du trou noir est cohérente avec l’idée que le gaz enrichi a été retiré du centre de l’amas en raison de l’activité liée au trou noir. L’énergie générée par le trou noir de NGC 4696 peut également empêcher le refroidissement des énormes réserves de gaz chaud, ce qui réduirait la probabilité de formation de grandes quantités d’étoiles.

Les résultats sont présentés dans les Monthly Notices de la Royal Astronomical Society. L’auteur principal est Jeremy Sanders, de l’Institut Max Planck pour la physique des extraterrestres à Garching, en Allemagne.

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