Un trou noir qui souffle une grosse bulle

En combinant les observations effectuées avec le VLT de l’ESO et le télescope à rayons X Chandra de la NASA, des astronomes ont découvert la paire de jets la plus puissante jamais observée, émise par un trou noir stellaire. Cet objet, également connu comme un microquasar, propulse une gigantesque bulle de gaz de 1000 années lumière de diamètre, deux fois plus grande et dix fois plus puissante que celles des autres microquasars connus. Cette découverte est présentée cette semaine dans la revue Nature.

Un trou noir stellaire (vue d'artiste) - ESO PR Photo eso1028a - credit: ESO/L. Calçada/M.Kornmesser

« Nous avons été surpris par la quantité d’énergie injectée dans le gaz par le trou noir », déclare Manfred Pakull, le premier auteur de l’article scientifique. « Ce trou noir ne fait que quelques masses solaires mais c’est une véritable version miniature des quasars les plus puissants et des radiogalaxies qui contiennent des trous noirs ayant une masse de quelques millions de masses solaires. »

Les trous noirs sont connus pour éjecter une quantité prodigieuse d’énergie quand ils absorbent de la matière. On supposait que la majorité de l’énergie sortait sous forme de radiations et principalement en rayons X. Toutefois, cette nouvelle découverte montre que certains trous noirs peuvent émettre au moins autant d’énergie et peut être plus encore sous forme de jets directifs de particules à grande vitesse. Ces jets rapides entrent en collision avec le gaz interstellaire environnant, l’échauffant et déclenchant l’expansion de la bulle. Cette bulle gonflée contient un mélange de gaz chaud et de particules à très grande vitesse à différentes températures. Des observations dans différents domaines du spectre (visible, radio, rayons X) aident les astronomes à calculer à quel rythme le trou noir chauffe son environnement.

Les astronomes ont pu observer l’endroit où les jets percutent le gaz interstellaire situé autour du trou noir et découvrir que la bulle de gaz chaud s’enfle à une vitesse voisine du million de kilomètres par heure.

« La longueur des jets dans NGC 7793 est surprenante comparée à la taille du trou noir qui les émet, » précise Robert Soria [1], un des coauteurs de l’article scientifique. « Si le trou noir était rapporté à l’échelle d’un terrain de foot, chaque jet s’étendrait de la Terre jusqu’au-delà de l’orbite de Pluton. »

Cette recherche va aider les astronomes à comprendre les similitudes entre les petits trous noirs nés de l’explosion des étoiles et les trous noirs super massifs situés au centre des galaxies. Des jets très puissants émis par des trous noirs super massifs ont été observés, mais l’on pensait qu’ils étaient moins fréquents dans la catégorie des plus petits microquasars. Cette nouvelle découverte suggère qu’un bon nombre d’entre eux n’a tout simplement pas été détecté jusqu’à présent.

Ce trou noir soufflant sa bulle de gaz se situe à 12 millions d’années lumière de la Terre, à la périphérie de la galaxie spirale NGC 7793 (eso0914b). A partir de la taille et de la vitesse d’expansion de la bulle, les astronomes ont découvert que l’activité des jets dure depuis au moins 200 000 ans.

Note

[1] Les astronomes n’ont pas encore de moyens pour mesurer la taille du trou noir lui-même. Le plus petit trou noir découvert jusqu’à présent a un rayon de 15 km. Un trou noir stellaire moyen d’environ 10 masses solaires a un rayon de 30 km, alors que le rayon d’un « gros » trou noir stellaire peut atteindre les 300 km, ce qui reste beaucoup plus petit que les jets qui s’étendent sur plusieurs centaines d’années lumière de chaque côté du trou noir, ou soit environ plusieurs milliers de millions de millions de km.

Plus d’informations

Ce résultat a été publié cette semaine dans la revue Nature (A 300 parsec long jet-inflated bubble around a powerful microquasar in the galaxy NGC 7793, by Manfred W. Pakull, Roberto Soria and Christian Motch).

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