Le télescope ALMA a capturé les toutes premières images du disque d'accrétion d'un trou noir - un «beignet» de gaz et de matière chauffés qui tourne autour de lui et qu'il absorbe progressivement, selon un article publié dans l'Astrophysical Journal Letters.
«En expliquant les différentes caractéristiques des quasars, nous avons longtemps cru que les trous noirs supermassifs actifs sont entourés d'une structure en forme de beignet de gaz et de poussière. Nous ne pouvions pas la voir, car elle est toute petite. Ce n'est que grâce à l'ultra haute résolution d'ALMA que nous avons pu réaliser ce rêve et confirmer qu'une telle structure existe », explique Mastoshi Imanishi de l'Observatoire national d'astronomie japonais à Tokyo.
Espace beignets et bagels
Des trous noirs supermassifs se trouvent au centre de presque toutes les galaxies. Contrairement aux trous noirs, qui apparaissent lorsque les étoiles s'effondrent, leur masse est plusieurs millions de fois celle du Soleil. Ils absorbent périodiquement des étoiles, d'autres corps célestes et du gaz et éjectent une partie de la matière capturée sous forme de jets - des faisceaux de plasma chauffé se déplaçant à une vitesse proche de la lumière.
Ces émissions, selon les astronomes, sont le résultat du fait que les trous noirs sont incapables d'absorber la matière en quantités illimitées. Il existe une certaine limite, que les astrophysiciens appellent la limite d'Eddington: lorsqu'elle est atteinte, la substance commence à s'accumuler au voisinage du trou noir sous la forme d'un "beignet" chaud - un disque d'accrétion, où les particules se frottent les unes contre les autres, chauffent à des températures ultra élevées et sont éjectées dans l'espace.
Tous les trous noirs ne se comportent pas de cette façon, explique Imanishi. Par exemple, l'objet Sgr A * au centre de notre galaxie se distingue par une disposition et un appétit modestes, il n'a pas de jets et un disque d'accrétion. La question de savoir comment se forme le disque d'accrétion et pourquoi certains trous noirs perdent brutalement leur appétit ou, au contraire, l'acquièrent, est devenue l'une des principales questions en astronomie.
Les astrophysiciens japonais ont fait le premier pas vers la résolution de ce mystère en observant la galaxie spirale M77 dans la constellation Cetus (l'un des plus proches voisins de la Voie lactée) avec le télescope à micro-ondes ALMA sur le haut plateau Chahnantor au Chili.
Vidéo promotionelle:
Déjeuner au trou noir
Le disque de cette galaxie est tourné dans notre direction "face", ce qui permet aux astronomes de suivre ce qui se passe en son centre, là où se trouve l'un des trous noirs supermassifs les plus actifs et les plus brillants à proximité immédiate de la Voie lactée.
Pour rechercher un «beignet» en son centre, des scientifiques japonais ont opté pour une astuce: ils ont observé deux types de molécules qui peuvent être présentes à proximité d'un trou noir, mais se comportent différemment dans des conditions différentes. Par exemple, les molécules de monoxyde de carbone, que l'ALMA peut bien distinguer, se trouvent dans presque tous les coins des galaxies et peuvent émettre des micro-ondes dans presque toutes les conditions.
D'autre part, des substances telles que l'acide cyanhydrique ou certains aldéhydes (les composés les plus simples d'oxygène, d'hydrogène et de carbone) ne deviennent visibles pour les antennes ALMA que lorsqu'elles se trouvent dans des nuages de gaz particulièrement denses. Le disque d'accrétion, expliquent les astronomes, devrait être beaucoup plus dense que les amas de matière environnants et peut être détecté en observant l'excès de ces deux composés.
L'idée a porté ses fruits - les astrophysiciens japonais ont réussi à obtenir les premières photographies détaillées du "beignet" du disque d'accrétion et ont révélé de manière inattendue certaines de ses propriétés. Par exemple, il s'est avéré qu'il avait une forme allongée et inégale - cela suggère que sa rotation est contrôlée par des processus aléatoires, et pas seulement par l'attraction du «propriétaire» du centre de la galaxie.
Les astronomes espèrent que de nouvelles observations de M77 aideront à comprendre exactement comment son "beignet" a pris une forme aussi inhabituelle et pourquoi le trou noir au centre de la Voie lactée n'en a pas.
