Un trou noir gourmand se nourrit via deux bras en spirale

Le trou noir supermassif au centre de la galaxie Circinus est alimenté en matière gazeuse par deux bras spiraux, selon une équipe internationale de chercheurs dirigée par Wout Goesaert (Université de Leiden, Pays-Bas). En fin de compte, seul un petit pourcentage du gaz disparaît dans le trou noir. Le reste est éjecté avant d’atteindre le trou.

Les chercheurs ont utilisé l’observatoire ALMA au Chili. Ils publieront bientôt leurs conclusions dans la revue Astronomie et astrophysique. Le document est actuellement disponible sur arXiv serveur de préimpression.

On sait depuis longtemps que les trous noirs supermassifs sont des mangeurs salissants, mais il s’est avéré difficile de capturer exactement leurs habitudes alimentaires.

Goesaert, qui est maintenant titulaire d’un doctorat. étudiant à l’Université de Leiden, a étudié les observations ALMA de la galaxie Circinus en 2023 alors qu’il était étudiant en master à Leiden. Cette galaxie est située dans la constellation méridionale du Circinus (du latin boussole), à ​​seulement 13 millions d’années-lumière de la Terre. Bien qu’elle soit l’une des grandes galaxies les plus proches, elle n’a été découverte qu’en 1977 car elle est cachée derrière le disque de la Voie Lactée.

Les observations réalisées par l’observatoire ALMA, combinées aux modèles, suggèrent la présence de deux bras spiraux autour du trou noir supermassif central. Goesaert et ses collègues ont démontré que le gaz circulait à travers ces bras spiraux vers le trou noir.

“Dans les dessins animés, on voit parfois un disque de gaz disparaître dans un trou noir comme s’il s’agissait d’un tourbillon. Cependant, s’il n’y a pas de canal d’alimentation, un tel disque continuera à tourner à une distance décente pour toujours”, explique Goesaert. “Vous avez donc besoin d’un passage quelconque. Et c’est là que nos bras spiraux entrent en jeu.”

“Alors que Wout commençait ses recherches au sein de notre équipe, un autre groupe a publié un article sur les mêmes données et le même trou noir. Cela nous a inquiétés”, explique Violette Impellizzeri, directrice de thèse de Goesaert à ASTRON, l’Institut néerlandais de radioastronomie. “Cependant, nous avons décidé de ne pas abandonner et d’approfondir le sujet, à la recherche de plus de détails.”

Grâce à des données ALMA supplémentaires et à une modélisation plus sophistiquée que celle de leurs concurrents, les chercheurs ont découvert les deux bras spiraux. Ils ont calculé que le gaz contenu dans les bras se déplace vers l’intérieur à des vitesses pouvant atteindre 150 000 km/h. De plus, il semble que seulement 12 % au maximum de la matière entrante disparaissent réellement dans le trou noir, le reste étant à nouveau éjecté avant d’atteindre le trou noir.

Les premiers résultats en demandent davantage. Pourquoi si peu de matière atteint-elle le trou noir ? Tous les trous noirs supermassifs ont-ils des bras en spirale comme celui-ci ? La matière éjectée finit-elle par retomber dans le trou noir comme une fontaine dans un étang, ou finit-elle par s’éloigner et déclencher la formation d’étoiles ?

Les chercheurs espèrent trouver les réponses à l’aide du télescope Event Horizon, qui a pris les premières photos emblématiques de trous noirs supermassifs, et de l’ELT, en construction au Chili.