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Posté par Adrien le Dimanche 20/08/2017 à 00:00
Des trous noirs supermassifs se nourrissent de méduses cosmiques
Des observations de "galaxies méduses" effectuées au moyen du Very Large Telescope de l'ESO ont révélé l'existence d'un nouveau mode d'alimentation des trous noirs supermassifs. Il semble en effet que le processus conduisant à la formation des tentacules de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) et des toutes jeunes étoiles, un processus à l'origine du surnom donné à ces galaxies, permette également au gaz d'atteindre les régions centrales des galaxies, alimentant par là même le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson, produit par la Walt Disney Pictures et sorti en 1979. L'histoire est inspiré du...) qui y siège et lui conférant cette brillance élevée. Les résultats de cette étude sont parus dans la revue Nature.


Une équipe dirigée par des astronomes italiens a utilisé l'instrument MUSE (Explorateur Spectroscopique Multi-Unités) qui équipe le Very Large Telescope (VLT) à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili pour étudier le processus responsable de l'échappement du gaz des galaxies. Ils se sont intéressés aux cas extrêmes que constituent les galaxies méduses situées au coeur d'amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt...) proches, soit à ces galaxies dont l'appellation résulte de longs "tentacules" de matière qui s'étendent sur plusieurs dizaines de milliers d'années-lumière au-delà du disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet —...) de ces galaxies (1) (2).

Les tentacules des galaxies méduses résultent du processus de balayage par pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) qui survient dans les amas de galaxies. Leur attraction gravitationnelle mutuelle se traduit par la chute, à vitesse (On distingue :) élevée, des galaxies sur les amas de galaxies, où elles rencontrent un gaz de température et de densité élevées qui se comporte à l'image d'un vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les phénomènes...) puissant qui éjecte les queues du gaz à l'extérieur du disque des galaxies et déclenche la formation d'étoiles en leur sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des...).

Six des sept galaxies méduses de l'échantillon considéré abritent un trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million à un milliard de masses solaires. C'est le type de trou noir le plus grand, après le -- encore hypothétique -- trou noir...) en leur coeur, qui se nourrit du gaz environnant (3). Cette proportion est étonnamment élevée - en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...), seules dix pour cent des galaxies sont concernées.

"L'existence de ce lien étroit entre le balayage par pression dynamique et les trous noirs actifs n'a pas été envisagée et n'a jamais été rapportée auparavant", explique Bianca Poggianti de l'INAF - Observatoire Astronomique (Un observatoire astronomique est un lieu destiné à l'observation astronomique. Les laboratoires modernes sont largement dotés d'instruments scientifiques; d'abord mécaniques (quadrant, astrolabe, etc.) puis optiques...) de Padoue en Italie, qui dirige l'équipe. "Il semble que le trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à l'exception notable de la radiation de...) central se nourrisse du gaz qui atteint les régions centrales de la galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de...) au lieu de s'en éloigner."

La raison pour laquelle seule une infime proportion des trous noirs supermassifs qui occupent les centres galactiques sont actifs est longtemps demeurée inconnue. En effet, les trous noirs supermassifs occupent la plupart des centres de galaxies. Pourtant, seule une fraction d'entre eux accrète de la matière et brille intensément. Les résultats de cette étude révèlent l'existence d'un mode d'alimentation encore inconnu des trous noirs.

Yara Jaffé, post-doctorante de l'ESO ayant contribué à cette étude, d'ajouter: "Ces observations de MUSE suggèrent l'existence d'un nouveau mode d'écoulement du gaz dans les environs du trou noir. Ce résultat est important: il offre une nouvelle clé de compréhension des liens unissant les trous noirs supermassifs à leurs galaxies hôtes".

Ces observations s'insèrent dans le cadre d'une étude approfondie d'un plus grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de galaxies méduses actuellement en cours.

"Lorsqu'il sera finalisé, ce sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un sondage peut également être une méthode statistique d'analyse d'une population humaine ou non humaine...) révèlera le nombre ainsi que l'identité des galaxies riches en gaz qui, lorsqu'elles pénètrent à l'intérieur d'amas, connaissent une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) d'intensification d'activité de leur noyau central" conclut Bianca Poggianti. "Les processus de formation et d'évolution des galaxies au sein de notre Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) en constante expansion figurent parmi les plus grands mystères de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et...). Parce qu'elles sont observées en pleine phase de transformation spectaculaire, les galaxies méduses offrent des clés de compréhension de l'évolution des galaxies."

Notes

(1) A ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant...), seules 400 galaxies de type méduse ont été découvertes.

(2) Ces résultats ont été obtenus dans le cadre du programme d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...) GASP (Phénomènes d'échappement de GAs galactique observés avec MUSE), un Vaste Programme ESO dont l'objectif est d'étudier la source, le processus ainsi que la cause de l'échappement du gaz des galaxies. GASP acquiert des données MUSE détaillées relatives à 114 galaxies plongées dans des environnements différents, en particulier des galaxies méduses. Les observations sont actuellement en cours.

(3) Il est bien établi que la plupart, si ce n'est la totalité des galaxies abrite un trou noir supermassif en leur centre, dont la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) est comprise entre quelques millions et plusieurs milliards de masses solaires. Lorsqu'un trou noir accrète la matière environnante, sa température augmente et elle émet un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) électromagnétique, ce qui donne lieu à certains des phénomènes astrophysiques les plus énergétiques: les noyaux actifs de galaxies (AGN).

(4) L'équipe a également envisagé l'hypothèse concurrente selon laquelle l'activité centrale de type AGN contribuerait à l'échappement du gaz d'une galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir...). Elle l'a toutefois jugée moins probable. Les galaxies méduses occupent une région de l'amas emplie d'un gaz chaud et dense du milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement...) particulièrement apte à générer de longs tentacules galactiques, diminuant ainsi la probabilité qu'ils résultent d'une activité de type AGN. La probabilité que la pression dynamique déclenche l'AGN est donc supérieure à celle que l'effet inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est...) se produise, ce qui conduit à envisager l'existence d'un nouveau mode d'alimentation du trou noir.


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Source: ESO