Détection d'une bulle de gaz chaud tourbillonnant autour du trou noir central de la galaxie

Grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), les astronomes ont repéré des signes d’un « point chaud » en orbite autour de Sagittaire A*, le trou noir au centre de notre galaxie. Cette découverte nous aide à mieux comprendre l’environnement énigmatique et dynamique de notre trou noir supermassif.

« Nous pensons que nous avons affaire à une bulle de gaz chaude qui circule autour de nous. Sagittaire A * sur une orbite de taille similaire à celle de la planète Mercure, mais effectuant une boucle complète en 70 minutes environ. Cela nécessite une vitesse époustouflante d’environ 30 % de la vitesse de la lumière ! » » déclare Maciek Wielgus de l'Institut Max Planck de radioastronomie à Bonn, en Allemagne, qui a dirigé l'étude publiée aujourd'hui dans Astronomy & Astrophysics.

Les observations ont été faites avec ALMA dans les Andes chiliennes – un radiotélescope détenu en copropriété par l’Observatoire européen austral (ESO) – lors d’une campagne de la collaboration Event Horizon Telescope (EHT) pour imager les trous noirs. En avril 2017, l'EHT a relié huit radiotélescopes existants dans le monde, dont ALMA, aboutissant à la a récemment publié la toute première image du Sagittaire A*. Pour calibrer les données EHT, Wielgus et ses collègues, membres de la collaboration EHT, ont utilisé les données ALMA enregistrées simultanément avec les observations EHT de Sagittarius A. À la surprise de l'équipe, il y avait davantage d'indices sur la nature du trou noir caché dans les mesures ALMA uniquement.

Par hasard, certaines observations ont été effectuées peu de temps après une explosion ou une éruption de Radiographie l’énergie a été émise depuis le centre de notre galaxie, qui a été repérée par le télescope spatial Chandra de la NASA. On pense que ces types d’éruptions, précédemment observées avec des télescopes à rayons X et infrarouges, sont associés à ce que l’on appelle des « points chauds », des bulles de gaz chauds 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 aux rayons X et infrarouges du Sagittaire A*. Ici, nous voyons pour la première fois une indication très forte que des points chauds en orbite sont également présents dans les observations radio. » dit Wielgus, qui est également affilié au Centre astronomique Nicolas Copernic de Pologne et à la Black Hole Initiative à Université de Harvard, États-Unis.

« Peut-être que ces points chauds détectés aux longueurs d’onde infrarouges sont une manifestation du même phénomène physique : à mesure que les points chauds émettant des infrarouges se refroidissent, ils deviennent visibles à des longueurs d’onde plus longues, comme celles observées par ALMA et l’EHT. » ajoute Jesse Vos, doctorant à l'Université Radboud, aux Pays-Bas, qui a également participé à cette étude.

On a longtemps pensé que les éruptions provenaient d'interactions magnétiques dans le gaz très chaud en orbite très proche du Sagittaire A *, et les nouvelles découvertes soutiennent cette idée. « Nous trouvons désormais des preuves solides d'une origine magnétique de ces éruptions et nos observations nous donnent un indice sur la géométrie du processus. Les nouvelles données sont extrêmement utiles pour construire une interprétation théorique de ces événements. déclare la co-auteure Monika Mościbrodzka de l'Université Radboud.

ALMA permet aux astronomes d'étudier l'émission radio polarisée du Sagittaire A, qui peut être utilisé pour dévoiler le champ magnétique du trou noir. L'équipe a utilisé ces observations avec des modèles théoriques pour en savoir plus sur la formation du point chaud et l'environnement dans lequel il est intégré, y compris le champ magnétique autour de Sagittarius A. Leurs recherches fournissent des contraintes plus fortes sur la forme de ce point chaud. champ magnétique que les observations précédentes, aidant les astronomes à découvrir la nature de notre trou noir et de ses environs.

Les observations confirment certaines des découvertes précédentes faites par l’instrument GRAVITY du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, qui observe dans l'infrarouge. Les données de GRAVITY et d'ALMA suggèrent toutes deux que l'éruption provient d'un amas de gaz tourbillonnant autour du trou noir à environ 30 % de la vitesse de la lumière dans le sens des aiguilles d'une montre dans le ciel, l'orbite du point chaud étant presque face à face. .

"À l'avenir, nous devrions être en mesure de suivre les points chauds sur toutes les fréquences à l'aide d'observations coordonnées sur plusieurs longueurs d'onde avec GRAVITY et ALMA. Le succès d'une telle entreprise constituerait une véritable étape dans notre compréhension de l'environnement. physique d'éruptions cutanées dans le centre galactique, " déclare Ivan Marti-Vidal de l'Université de Valence en Espagne, co-auteur de l'étude.

L’équipe espère également pouvoir observer directement les amas de gaz en orbite avec l’EHT, sonder toujours plus près du trou noir et en apprendre davantage à son sujet. "J'espère qu'un jour, nous serons à l'aise de dire que nous" savons "ce qui se passe en Sagittaire A*", conclut Wielgus.

Référence du journal

1. M. Wielgus, M. Moscibrodzka, J. Vos, Z. Gelles, I. Martí-Vidal, J. Farah, N. Marchili, C. Goddi et H. Messias. Mouvement orbital près du Sagittaire A* – Contraintes des observations polarimétriques ALMA. Astronomie et astrophysique. EST CE QUE JE: 10.1051 / 0004-6361 / 202244493