Des filaments dans le voisinage d'un trou noir super massif

Les images infrarouges de la galaxie active NGC 1097, obtenues avec l'instrument d'optique adaptative NACO sur le VLT (Very Large Telescope) de l'ESO, révèlent avec des détails sans précédent un réseau central complexe de structures filamenteuses tombant en spirale vers le centre de la galaxie. Ces observations fournissent aux astronomes de nouvelles idées sur la façon dont sont alimentés les trous noirs super massifs blottis à l'intérieur des galaxies.


Située à une distance d'environ 45 millions d'années-lumière dans la constellation australe du Fourneau, NGC 1097 est une galaxie spirale barrée relativement brillante vue de face. A la magnitude de 9.5 et 25 fois plus faible que l'objet le plus faible que l'on peut voir à l'oeil nu, elle apparaît dans de petits télescopes comme un disque brillant.

NGC 1097 est un exemple courant d'un Noyau Galactique Actif (AGN), dont on pense que les émissions proviennent de la matière (gaz et étoiles) tombant dans un trou noir central. Cependant, NGC 1097 possède un noyau comparativement faible et le trou noir en son centre doit être soumis à un "régime" très strict: seules de petites quantités de gaz et d'étoiles sont apparemment absorbées par le trou noir.

Cela fait longtemps que les astronomes essayent de comprendre comment la matière est engloutie vers le trou noir. Observer directement le processus d'alimentation exige de très hautes résolutions spatiales au centre des galaxies. Ceci peut être réalisé au moyen de l'interférométrie comme cela a été fait avec l'instrument MIDI VLTI sur les parties centrales d'un autre Noyau Actif, NGC 1068, ou avec à l'aide de l'optique adaptative.

C'est ainsi que les astronomes ont obtenu des images de NGC 1097 avec l'instrument d'optique adaptative NACO sur Yepun, la quatrième unité de télescope du VLT de l'ESO. Ces nouvelles images analysent avec un détail sans précédent la présence et l'expansion de matière à proximité du noyau. La résolution réalisée avec les images est d'environ 0.15 seconde d'arc, ce qui correspond à 30 années-lumière. Par comparaison, c'est seulement 8 fois la distance entre le Soleil et l'étoile la plus proche, Proxima Centauri.

NGC 1097 possède une barre principale et un important anneau d'étoiles en formation. A l'intérieur de l'anneau, une barre secondaire croise le noyau presque perpendiculairement à la première. Les images dans l'infrarouge proche du NACO montrent également plus de 300 régions de formation d'étoiles, quatre fois plus que ce qui avait été détecté précédemment sur des images du télescope spatial Hubble. Ces "régions HII" apparaissent comme des taches blanches. Au centre de l'anneau se situe un noyau modérément actif. Les détails du noyau et son voisinage immédiat sont cependant éclipsés par la lumière stellaire prédominante de la galaxie qui provoque la brillante émission diffuse dans toute l'image.

Cacher la lumière pour mieux observer

Les astronomes ont donc appliqué une technique de masquage afin de supprimer la lumière stellaire. Cela a permis de révéler un noyau brillant au centre et surtout un réseau central complexe de structures filamenteuses en spirale qui se termine au centre même de la galaxie. Ce réseau de filaments ressemble à ceux des modèles informatiques. Les filaments nucléaires révélés dans les images dénotent la présence de poussières froides et de gaz qui se concentrent vers le centre pour finalement enflammer le noyau.


Pour les astronomes, l'enroulement en spirale au sein des 300 années-lumière les plus internes de la galaxie semble effectivement confirmer la présence d'un trou noir super massif au centre de NGC 1097. L'existence d'un tel trou noir d'une galaxie provoque la terminaison de la spirale nucléaire lorsqu'elle s'approche du centre, tandis qu'en son absence, la spirale se déroulerait.