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Des observations effectuées par ALMA et des données acquises par le spectrographe MUSE installé sur le VLT de l'ESO ont mis au jour l'existence d'une énorme fontaine de gaz moléculaire alimentée par un trou noir situé dans la galaxie la plus brillante de l'amas Abell 2597. Le cycle galactique complet des flux entrant et sortant de cette vaste fontaine cosmique n'avait encore jamais été observé dans aucun système.
A moins d'un milliard d'années lumière de la Terre, au sein de l'amas de galaxies Abell 2597, se trouve une gigantesque fontaine galactique. Un trou noir massif situé au coeur d'une lointaine galaxie a été surpris en pleine phase d'éjection de gaz moléculaire froid dans l'espace, dont la chute sur le trou noir s'apparente à un véritable déluge intergalactique. Les flux entrant et sortant de cette extraordinaire fontaine cosmique n'avaient encore jamais été simultanément observés. Cette fontaine prend sa source au coeur de la galaxie la plus brillante de l'amas Abell 2597, dans les 100 000 années lumière de la partie centrale de cette galaxie.
“Ce système est probablement le tout premier à nous offrir la confirmation d'un flux de gaz moléculaire froid s'écoulant en direction du trou noir et d'un flux sortant, expulsé par le trou noir”, précise Grant Tremblay du Centre d'Astrophysique Harvard-Smithson, ancien boursier de l'ESO, et auteur principal de cette étude. “Le trou noir supermassif situé au coeur de cette gigantesque galaxie se comporte à l'image d'une pompe mécanique alimentant une fontaine.”
Grant Tremblay et son équipe ont utilisé le réseau ALMA pour déterminer la position et le mouvement des molécules de monoxyde de carbone à l'intérieur de la nébuleuse. Ces molécules froides, caractérisées par une température inférieure à 250-260°C, ont été observées en phase de chute sur le trou noir. L'équipe a par ailleurs utilisé les données acquises par l'instrument MUSE qui équipe le Very Large Telescope de l'ESO pour suivre le gaz plus chaud - expulsé par le trou noir sous forme de jets.
“L'étude détaillée de la source au moyen des données d'ALMA et de MUSE lui confère un aspect unique”, ajoute Grant Tremblay. “Les deux installations offrent une combinaison incroyablement puissante”.
La combinaison de ces deux jeux de données permet de dresser une cartographie complète du processus. Le gaz froid s'écoule en direction du trou noir, l'enflammant et l'amenant à propulser des jets rapides de plasma incandescent dans le vide. Ces jets jaillissent ensuite du trou noir, formant une splendide fontaine galactique. Incapable d'échapper à l'attraction gravitationnelle de la galaxie, le plasma se refroidit, ralentit, puis finit par retomber sur le trou noir, alimentant un nouveau cycle.
Cette observation sans précédent pourrait permettre de mieux connaître le cycle de vie des galaxies. L'équipe considère que ce processus pourrait non seulement être la norme, mais également essentiel à la compréhension de la formation galactique. Les flux entrant et sortant de gaz moléculaire froid ont fait l'objet d'observations antérieures. Toutefois, c'est la première fois qu'ils sont simultanément détectés au sein d'un même système. Cette observation offre donc la toute première confirmation que l'un et l'autre flux s'inscrivent dans le cadre d'un même processus.
Abell 2597 se situe dans la constellation du Verseau. Son appellation dérive de son appartenance au catalogue Abell des riches amas de galaxies. Dans ce catalogue figurent également des amas tels l'amas du Fourneau, l'amas d'Hercule et l'amas de Pandora.
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