En 2020, le télescope à rayons X eRosita a capturé des images de deux énormes bulles s'étendant bien au-dessus et en dessous du centre de notre galaxie. Depuis, les astronomes se disputent sur leur origine. Maintenant, une nouvelle étude suggère que les bulles sont le résultat d'une puissante éjection d'un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. L'étude, publiée dans la revue Nature Astronomy, montre également que le jet a commencé à cracher de la matière il y a environ 2,6 millions d'années et a duré environ 100 000 ans.
Les résultats de l'équipe montrent que les bulles découvertes en 2010 et la brume - une brume de particules chargées près du centre de la galaxie - ont été formées par le même flux d'énergie de trou noir supermassif. L'étude a été menée par l'Université nationale Tsing Hua en collaboration avec l'UM et l'Université du Wisconsin.
Nous devons comprendre comment les trous noirs interagissent avec les galaxies dans lesquelles ils se trouvent, car cette interaction permet aux trous noirs de se développer de manière contrôlée et non incontrôlable, explique l'astronome de l'UM Mateusz Ruszkowski, co-auteur de l'étude. Si vous croyez à la bulle de Fermi ou au modèle eRosita piloté par des trous noirs supermassifs, vous pouvez commencer à répondre à ces questions profondes.
Il existe deux modèles concurrents qui expliquent ces bulles, appelées bulles de Fermi et bulles eRosita, du nom des télescopes qui les ont observées.
La première suggère que l'écoulement est causé par la formation d'étoiles nucléaires, dans laquelle une étoile explose en supernova et éjecte de la matière. Le deuxième modèle, étayé par les découvertes des scientifiques, suggère que ces sorties sont causées par l'énergie éjectée d'un trou noir supermassif au centre de notre galaxie.
Ces éjections de trou noir se produisent lorsque la matière se déplace vers le trou noir mais ne traverse jamais l'horizon des événements du trou noir. Parce qu'une partie de ce matériau est renvoyée dans l'espace, les trous noirs ne deviennent pas incontrôlables. Mais l'énergie éjectée par le trou noir déplace la matière près du trou noir, créant de grosses bulles.
Les structures elles-mêmes mesurent 11 kiloparsecs de haut. Un parsec équivaut à 3,26 années-lumière, soit environ trois fois la distance parcourue par la lumière en un an. Les structures mesurent ainsi près de 36 000 années-lumière de diamètre.
À titre de comparaison, la galaxie de la Voie lactée a un diamètre de 30 kiloparsecs et notre système solaire est à environ 8 kiloparsecs du centre de la galaxie. Les bulles eRosita sont environ deux fois plus grandes que les bulles de Fermi et sont dilatées par une onde d'énergie ou une onde de choc expulsée par les bulles de Fermi, selon les chercheurs.
Les astronomes s'intéressent à l'observation des bulles eRosita, en partie parce qu'elles proviennent de notre galaxie et pas d'autres. Notre proximité avec les écoulements signifie que les astronomes peuvent collecter de grandes quantités de données, disent les scientifiques. Les données pourraient indiquer aux astronomes combien d'énergie se trouve dans le jet du trou noir, combien de temps cette énergie a été injectée et de quel matériau les bulles sont faites.
Non seulement nous pouvons exclure le modèle de formation d'étoiles, mais nous pouvons également affiner les paramètres nécessaires pour créer les mêmes images, ou quelque chose de très similaire à la réalité, dans ce modèle de trou noir supermassif, disent les scientifiques. Nous pouvons mieux limiter certaines choses, comme la quantité d'énergie pompée, ce qu'il y a à l'intérieur de ces bulles et la durée pendant laquelle l'énergie a été injectée pour créer ces bulles.
Qu'ont-ils à l'intérieur ? Les rayons cosmiques, une forme de rayonnement à haute énergie. Les bulles eRosita renferment des bulles de Fermi dont le contenu est inconnu. Mais les modèles des chercheurs peuvent prédire le nombre de rayons cosmiques à l'intérieur de chacune des structures. L'injection d'énergie du trou noir a gonflé des bulles, et l'énergie elle-même était sous forme d'énergie cinétique, thermique et cosmique de rayons. Parmi ces formes d'énergie, la mission Fermi n'a pu détecter qu'un signal gamma de rayons cosmiques.
Notre simulation est unique en ce sens qu'elle prend en compte l'interaction entre les rayons cosmiques et le gaz à l'intérieur de la Voie Lactée. Les rayons cosmiques injectés par les jets de trous noirs se dilatent et forment des bulles de Fermi qui brillent dans les rayons gamma, disent les astronomes.
La même explosion éloigne le gaz du centre galactique et forme une onde de choc qui est observée sous forme de bulles eRosita. La nouvelle observation des bulles eRosita nous a permis de limiter plus précisément la durée d'activité des trous noirs et de mieux comprendre l'histoire de notre propre galaxie.
Le modèle des chercheurs exclut la théorie de la formation d'étoiles nucléaires car la durée typique de la formation d'étoiles nucléaires, et donc la période pendant laquelle la formation d'étoiles introduit l'énergie de formation de bulles, est d'environ 10 millions d'années.
Les astronomes ont utilisé les données de la mission eRosita, du télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA, de l'observatoire Planck et de la sonde d'anisotropie micro-ondes Wilkinson.
L'étude a été publiée dans Nature Astronomy.
2022-03-11 10:22:54
Auteur: Vitalii Babkin