Une bulle de gaz tourbillonne autour du trou noir supermassif de la Voie lactée

Publié par Adrien le 23/09/2022 à 09:00
Source: ESO
En utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), des astronomes ont repéré des signes d'un 'point chaud' en orbite autour de Sagittaire A*, le trou noir du centre de notre galaxie. Ce résultat nous aide à mieux comprendre l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) énigmatique et dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) de notre trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million...).


"Nous pensons que nous sommes en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) de regarder une bulle de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) incandescent glissant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de Sagittaire A* sur une orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) similaire en taille à cette de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) Mercure, mais faisant un tour complet en seulement 70 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...) environ. Cela nécessite une vélocité (VéloCité est un service de prêt gratuit mis en place par la ville d'Angers qui fournit aux...) époustouflante d'environ 30% de la vitesse (On distingue :) de la lumière!" s'exclame Maciek Wielgus, du Max Planck (Max Planck (né Max Karl Ernst Ludwig Planck le 23 avril 1858 à Kiel, Allemagne...) Institute for Radio Astronomy à Bonn, en Allemagne, qui a mené l'étude publiée aujourd'hui dans Astronomy & Astrophysics.

Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) ont été réalisées avec ALMA situé dans les Andes chiliennes - un radio télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) dont l'Observatoire Européen Austral (L'Observatoire européen austral (en anglais, European Southern Observatory : ESO) est une...) (ESO) est "copropriétaire" - pendant une campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés...) menée avec l'Event Horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre...) Telescope Collaboration (EHT) pour obtenir des images de trous noirs. En avril 2017 l'EHT a relié huit radio-télescopes dans le monde (Le mot monde peut désigner :) entier, dont ALMA, permettant la prise récente de la première image jamais obtenue de Sagittaire A*. Pour calibrer les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) de l'EHT, Maciek Wielgus et ses collègues, tous membres de l'EHT Collaboration, ont utilisés les données enregistrées par ALMA, simultanément avec les observations de l'EHT de Sagittaire A*. A la surprise de l'équipe, il y avait plus d'indications sur la nature du trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...) cachées dans les seules mesures d'ALMA.

Par hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon...), certaines des observations ont été effectuées peu de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) après qu'une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un...) ou éruption de rayons X ait été émise par le centre de notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...), repérée par le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le...) Chandra (Le satellite Chandra est un télescope à rayons X. Il a été lancé en 1999 par la navette...) de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...). On pense que ce type d'éruptions, précédemment observées par des télescopes à rayons X et infrarouges, est associé à ce que l'on appelle des "points chauds", des bulles de gaz chaud qui orbitent très rapidement et à proximité du trou noir.

"Ce qui est vraiment nouveau et intéressant, c'est que de telles éruptions n'étaient jusqu'à présent clairement présentes que dans les observations en rayons X et en infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...) de Sagittarius A*.Ici, nous voyons pour la première fois une indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit...) très forte que des points chauds en orbite sont aussi présents dans les observations radio," explique Maciek Wielgus, qui est aussi affilié au Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Poland and the Black Hole Initiative à l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) d'Harvard, aux Etats-Unis.

"Peut-être que ces points chauds détectés sous ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) infrarouges sont une manifestation du même phénomène physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...): dès que les points chauds émettant dans l'infrarouge refroidissent, ils deviennent visibles dans les longueurs d'ondes plus longues, comme celles observées par l'ALMA et l'EHT," ajoute Jesse Vos, un doctorant (Un doctorant est un chercheur débutant s'engageant, sous la supervision d'un directeur de...) à l'Université Radboud aux Pays-Bas, qui était aussi impliqué dans cette étude.

On a longtemps pensé que les éruptions provenaient d'interactions magnétiques dans les gaz très chaud orbitant très près de Sagittaire A*, et les nouvelles découvertes confirment cette idée. "Maintenant nous trouvons des preuves solides pour une origine magnétique de ces éruptions, et nos observations nous donnent un indice sur la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) du processus. Les nouvelles données sont extrêmement utiles pour construire une interprétation théorique de ces évènements," explique la co-autrice Monika Mościbrodzka de l'Université Radboud.

ALMA permet aux astronomes d'étudier l'émission radio polarisée de Sagittaire A*, qui peut être utilisée pour dévoiler le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) du trou noir. L'équipe a utilisé ces observations ainsi que des modèles théoriques dans le but d'en apprendre plus sur la formation du point chaud (Un point chaud (hot spot en anglais) est, en géologie, un endroit à la surface d'une...) et l'environnement dans lequel il est intégré, incluant le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique autour de Sagittaire A*. Leur recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) fournit de plus fortes contraintes sur la forme du champ magnétique que les précédentes observations, aidant ainsi les astronomes à mettre au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) la nature de notre trou noir et de son environnement.

Les observations confirment certaines des précédentes découvertes faites par l'instrument GRAVITY sur le Very Large Telescope (Le Very Large Telescope (VLT) est un ensemble de 4 télescopes principaux et 4 auxiliaires...) (VLT) de l'ESO, lequel observe sous infrarouge. Les données de GRAVITY et d'ALMA suggèrent que l'éruption provient d'un amas de gaz tourbillonnant autour du trou noir à environ 30% de la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour...) dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) des aiguilles d'une montre dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.), l'orbite du point (Graphie) chaud étant presque de face.

"Dans le futur, nous devrions être capable de pister les points chauds à travers des fréquences utilisant des observations de longueurs d'ondes multiples coordonnées, autant avec GRAVITY qu'avec ALMA - le succès d'un tel effort serait un vrai jalon pour notre compréhension de la physique des éruptions dans le centre Galactique," déclare Ivan Marti-Vidal de l'Université de Valence en Espagne, co-auteur de l'étude.

L'équipe espère aussi être en mesure d'observer directement les amas de gaz en orbite avec l'EHT, afin de s'approcher toujours plus près du trou noir et d'en apprendre davantage sur lui. "Avec un peu de chance, nous pourrons un jour affirmer que nous "savons" ce qui se passe dans Sagittarius A*", conclut Maciek Wielgus.
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