Un trou noir vacillant redessine sa galaxie : une découverte astronomique inédite au cœur de VV 340a

Une tempête cosmique observée depuis Hawaï

C’est une de ces découvertes qui vous force à revoir, ou du moins à ajuster, ce que l’on pensait savoir sur la dynamique céleste. Imaginez un peu la scène : des astronomes utilisant l’observatoire W. M. Keck, perché sur le Maunakea à Hawaï, ont mis au jour ce qui semble être le flux de gaz surchauffé le plus vaste et le plus étendu jamais observé émanant d’une galaxie proche. On parle ici d’une preuve éclatante, peut-être la plus claire à ce jour, qu’un trou noir supermassif peut littéralement remodeler sa galaxie hôte, et ce, bien au-delà de son noyau.

Tout se joue autour de la galaxie nommée VV 340a. Les observations y ont révélé d’immenses structures de gaz énergisé s’étirant sur une distance vertigineuse de 20 000 années-lumière depuis le centre galactique. Pour vous donner une idée, c’est bien plus loin que tout ce qu’on avait vu auparavant. Ces résultats, pilotés par des chercheurs de l’Université de Californie à Irvine (UC Irvine) et du California Institute of Technology/IPAC, viennent d’être publiés dans la prestigieuse revue Science. C’est fascinant de voir à quel point notre technologie nous permet de sonder ces abîmes.

Une vision multi-spectrale : Quand Keck, Webb et le VLA s’allient

Pour comprendre l’ampleur du phénomène, il ne suffisait pas de regarder simplement avec un télescope standard. L’équipe a dû combiner les données optiques de l’observatoire Keck avec les observations infrarouges du télescope spatial James Webb de la NASA, sans oublier les images radio du Karl G. Jansky Very Large Array (VLA). C’est un peu comme assembler un puzzle géant. Les observations critiques du Keck Cosmic Web Imager (KCWI), installé sur le télescope Keck II, ont permis de tracer du gaz plus froid et de plus faible énergie s’étendant bien en dehors du disque de la galaxie. Ce gaz forme une structure assez frappante, semblable à une lance alignée avec le centre de la galaxie.

Justin Kader, chercheur postdoctoral à l’UC Irvine et auteur principal de l’étude, l’explique d’ailleurs très bien : « Les données de l’observatoire Keck sont ce qui nous a permis de comprendre la véritable échelle de ce phénomène. » Selon lui, sans ces observations, on n’aurait aucune idée de la puissance ou de la persistance réelle de cet écoulement, car le gaz vu par Keck atteint les distances les plus éloignées du trou noir, traçant ainsi les échelles de temps les plus longues.

Et ce n’est pas tout. Au centre de la galaxie, le télescope Webb a détecté du gaz « coronal » intensément énergisé — du plasma chauffé à des températures extrêmes — éruptant de chaque côté du trou noir. D’habitude, ce genre de gaz reste confiné à des régions de quelques centaines de parsecs. Mais ici ? Dans VV 340a, il s’étire sur plusieurs milliers de parsecs. C’est la structure de gaz coronal la plus étendue jamais observée. De leur côté, les données radio du VLA ont révélé une paire de jets de plasma qui se tordent en un motif hélicoïdal, une forme de « S », à mesure qu’ils se déplacent vers l’extérieur. C’est la signature d’un phénomène rare appelé la précession du jet, où la direction du jet vacille lentement au fil du temps, un peu comme une toupie en fin de course.

Un frein brutal à la formation d’étoiles

Alors, qu’est-ce que tout cela signifie pour la galaxie elle-même ? Eh bien, Justin Kader note que c’est la première fois qu’on voit un jet radio précessif à l’échelle du kiloparsec entraînant un tel flux massif dans une galaxie à disque. Les données du KCWI montrent clairement le mécanisme : à mesure que le jet ralentit, il entraîne avec lui de la matière plus froide, la poussant vers l’extérieur à des vitesses plus faibles. C’est un processus violent.

Le résultat est sans appel : ce phénomène dépouille la galaxie de son gaz à un rythme équivalent à la formation de près de 20 soleils chaque année. C’est énorme. Cela supprime de façon spectaculaire la future formation d’étoiles. Ce qui est peut-être le plus surprenant dans cette histoire — et c’est là que ça devient vraiment intéressant pour les astronomes — c’est l’endroit où cela se produit. D’habitude, on trouve ces jets puissants et précessifs dans de vieilles galaxies elliptiques qui ont déjà arrêté de former des étoiles. Pas ici. VV 340a est une galaxie spirale relativement jeune, formatrice d’étoiles, qui est encore dans les premiers stades d’une fusion avec une autre galaxie.

Cette découverte remet en question, je dirais même qu’elle bouscule, les idées reçues sur la coévolution des galaxies et de leurs trous noirs centraux. Elle soulève la possibilité que des événements similaires puissent se produire dans des galaxies comme la nôtre, la Voie Lactée.

Conclusion : Et si cela arrivait chez nous ?

Il y a de quoi se poser des questions sur notre propre coin de l’univers. Comme le dit Kader avec une certaine prudence, « Il n’y a pas de trace fossile claire de quelque chose comme ça se produisant dans notre galaxie, mais cette découverte suggère que nous ne pouvons pas l’exclure. » Cela change notre perception de la galaxie dans laquelle nous vivons. L’équipe ne compte d’ailleurs pas s’arrêter là.

Ils prévoient de poursuivre avec des observations radio plus profondes et à plus haute résolution. L’objectif ? Déterminer si un second trou noir supermassif pourrait être la cause de ce vacillement du jet, ce qui serait une première étape potentielle vers l’identification d’un système de trous noirs binaires. Enfin, Vivian U, scientifique associée à Caltech/IPAC et auteure senior de l’étude, résume parfaitement la situation : « Nous commençons seulement à comprendre à quel point ce type d’activité peut être courant. Avec l’observatoire Keck et ces autres observatoires puissants travaillant ensemble, nous ouvrons une nouvelle fenêtre sur la façon dont les galaxies changent au fil du temps. » Une fenêtre qui, espérons-le, nous réserve encore bien des surprises.

Selon la source : phys.org

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