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Des astronomes détectent une bulle de gaz chaud tourbillonnant autour du trou noir supermassif de la Voie lactée

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22 sept. 2022 (Actualités Nanowerk) À l'aide de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), les astronomes ont repéré des signes d'un "point chaud" en orbite autour du Sagittaire A*, le trou noir au centre de notre galaxie. La 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 chaud qui tourne autour du Sagittaire A* sur une orbite de taille similaire à celle de la planète Mercure, mais qui fait une boucle complète en à peine 70 minutes. Cela nécessite une vitesse époustouflante d'environ 30% de la vitesse de la lumière ! dit Maciek Wielgus de l'Institut Max Planck de radioastronomie à Bonn, en Allemagne, qui a dirigé l'étude publiée dans Astronomie et astrophysique ("Mouvement orbital près du Sagittaire A* - Contraintes des observations polarimétriques ALMA"). Cela montre une image fixe du trou noir supermassif Sagittarius A *, vu par Event Horizon Collaboration (EHT), avec une illustration d'artiste indiquant où la modélisation des données ALMA prédit le point chaud et son orbite autour du trou noir . (Image : Collaboration EHT, ESO/M. Kornmesser (remerciements : M. Wielgus)) 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, ce qui a donné la toute première image du Sagittaire A* récemment publiée. Pour calibrer les données EHT, Wielgus et ses collègues, membres de la collaboration EHT, ont utilisé des données ALMA enregistrées simultanément avec les observations EHT de Sagittarius A*. À la surprise de l'équipe, il y avait plus d'indices sur la nature du trou noir cachés dans les mesures ALMA uniquement. Par chance, certaines des observations ont été faites peu de temps après qu'une rafale ou une éruption d'énergie de rayons X ait 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 associées 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 de Sagittarius 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 », déclare Wielgus, qui est également affilié au Centre astronomique Nicolaus Copernicus, en Pologne, et à la Black Hole Initiative de l'Université de Harvard, aux États-Unis. "Peut-être que ces points chauds détectés aux longueurs d'onde infrarouges sont une manifestation du même phénomène physique : lorsque les points chauds émetteurs d'infrarouges se refroidissent, ils deviennent visibles à des longueurs d'onde plus longues, comme celles observées par ALMA et l'EHT", ajoute Jesse Vos, un Doctorant à l'Université Radboud, 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. « Maintenant, nous trouvons 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-auteur Monika Mościbrodzka de l'Université Radboud. ALMA permet aux astronomes d'étudier les émissions radio polarisées du Sagittaire A*, qui peuvent être utilisées 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 du Sagittaire A*. Leurs recherches fournissent des contraintes plus fortes sur la forme de ce 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 de face. . "A l'avenir, nous devrions être en mesure de suivre les points chauds à travers les fréquences en utilisant des observations coordonnées à plusieurs longueurs d'onde avec GRAVITY et ALMA - le succès d'une telle entreprise serait une véritable étape pour notre compréhension de la physique des éruptions dans le centre galactique", déclare Ivan Marti-Vidal de l'Université de València 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.
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