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Trou noir : un disque d’accrétion observé pour la première fois

La région centrale de la galaxie spirale M77. Le télescope spatial Hubble de la NASA / ESA a reproduit la distribution des étoiles. ALMA a révélé la distribution du gaz au centre même de la galaxie. Crédit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Imanishi et al. / NASA / ESA Hubble Space Telescope et A. van der Hoeven

Nous savons aujourd’hui que la plupart des galaxies massives ont un trou noir supermassif en leur centre. Ceux-ci, actifs, sont entourés d’énormes disques rotatifs de poussière et de gaz. Récemment, et pour la première fois, une équipe d’astronomes a été capable de capturer une image de l’un de ces disques autour d’un trou noir supermassif.

Comme la plupart des galaxies massives, M77, une galaxie spirale, possède un noyau actif de galaxie (AGN), à savoir un trou noir central supermassif de plusieurs millions à plusieurs milliards de masses solaires, accrétant de la matière. Cherchant à étudier comment les galaxies et les trous noirs évoluent ensemble, une équipe d’astronomes s’est récemment appuyée sur le Grand réseau d’antennes millimétrique/submillimétrique de l’Atacama. Ils ont effectué des observations à haute résolution de la région centrale de M77, située à environ 47 millions d’années-lumière de la Terre. Les chercheurs ont alors observé une structure gazeuse compacte autour du noyau, d’un rayon d’environ 20 années-lumière.

Les observations ont par ailleurs indiqué que la distribution du gaz autour du trou noir était plus compliquée que ce que les modèles suggéraient jusqu’alors. Selon ces derniers, la rotation du disque doit suivre la gravité du trou noir. C’est effectivement le cas, mais la matière semble également présenter des signes de mouvement hautement aléatoire. Peut-être le signe d’un passé violent, notent les chercheurs, qui pourrait inclure la fusion avec une petite galaxie il y a plusieurs millions d’années.

La région centrale de la galaxie spirale M77.  ALMA révèle ici la distribution du gaz au centre même de la galaxie. Crédit : ALMA (ESO / NAOJ/NRAO)/Imanishi et al. /NASA/ESA Hubble Space Telescope et A. van der Hoeven

L’étude de ces noyaux actifs de galaxies reste aujourd’hui très difficile. Le plus proche (Sagitarrius A *), au centre de notre propre Galaxie, est relativement silencieux et pas très vorace. Il est également obscurci par de la poussière, du gaz et des étoiles. En tant que tels, les astronomes sont obligés de se tourner vers d’autres galaxies pour étudier la façon dont les AGN et leurs galaxies coexistent. Grâce à des décennies d’étude et d’amélioration de l’instrumentation, les scientifiques commencent néanmoins à avoir pour la première fois un aperçu clair de ces régions mystérieuses.

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