Monde de la physique : une fontaine à gaz

Au centre de la plupart des galaxies se trouve un trou noir supermassif vers lequel circule du gaz, y compris la galaxie Circinus. Mais seule une petite partie du gaz y parvient directement. Les scientifiques l’ont observé à l’aide des radiotélescopes d’ALMA. Comme ils le rapportent dans la revue « Science », plus de 97 pour cent du gaz entrant est d’abord expulsé comme une gigantesque fontaine.

Grâce au radiotélescope ALMA situé dans le désert chilien d’Atacama, l’équipe dirigée par Takuma Izumi de l’Observatoire astronomique national du Japon à Tokyo a jeté son dévolu sur la galaxie Circinus. Parce qu’il est relativement proche de nous, à une distance de 13 millions d’années-lumière, il peut être observé de manière particulièrement détaillée. C’est également une galaxie active : cela signifie que de grandes quantités de gaz s’écoulent vers le trou noir supermassif au centre de la galaxie, provoquant sa croissance. Le gaz s’échauffe et émet un rayonnement intense.

De nombreuses observations confirment ce flux de gaz, mais seulement jusqu’à environ 300 années-lumière du trou noir. Ce qui se passe plus près du trou noir n’a pas encore été directement observé. Tout ce que l’on savait, c’est qu’un disque d’accrétion se forme à proximité du trou noir : un disque rotatif dans lequel le gaz qui y circule se comprime et se réchauffe jusqu’à plus d’un million de degrés Celsius.

Seulement trois pour cent tombent directement dans le trou noir

Le radiotélescopanlage ALMA

Avec ALMA, ce processus près du trou noir peut désormais être observé de plus près, car le système peut toujours rendre visibles des détails dont la taille commence à 1,5 année-lumière. Izumi et son équipe ont pu observer que le flux de gaz vers le disque d’accrétion est d’une complexité inattendue. Les mesures montrent non seulement le gaz se déplaçant vers le trou noir, mais également de forts flux de gaz dans la direction opposée. Selon les chercheurs, cela montre « que seule une petite partie du gaz – moins de trois pour cent – ​​atteint réellement la zone d’influence immédiate du trou noir ».

La majeure partie du gaz est repoussée par le fort rayonnement du disque d’accrétion. Cependant, une partie du gaz éjecté n’est pas assez rapide pour échapper complètement à l’influence de la gravité du trou noir : comme l’eau jaillissant d’une fontaine, le gaz s’arrête et retombe vers le trou noir. La partie la plus rapide du gaz se propage plus loin dans la galaxie. Là, il entre en collision avec davantage de gaz et peut former de nouvelles étoiles.

Grâce à cette observation du centre de la galaxie Circinus, les astronomes comprennent désormais mieux les processus physiques à proximité d’un trou noir supermassif. Cependant, d’autres observations de galaxies actives doivent montrer si les flux de gaz en forme de fontaine sont uniques ou se produisent dans tous ces systèmes.