Sep 4 2013
COMMUNIQUE DE PRESSE NATIONAL I PARIS I 2 SEPTEMBRE 2013
Comment les trous noirs super-massifs peuvent-ils capturer de la matière sans émettre beaucoup de rayonnement ? Grâce à un programme sans précédent d’observations en rayons X de Sagittarius A étoile (Sgr A*), le trou noir super-massif au centre de notre galaxie, une collaboration internationale à laquelle participent des chercheurs de l’Observatoire astronomique de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg) apporte aujourd’hui une explication : leurs travaux ont démontré que les rayons X émis dans le voisinage de ce trou noir ne proviennent pas de couronnes d’étoiles actives mais principalement d’un gaz, trop chaud pour être capturé efficacement. Ces résultats sont parus dans l’édition du 30 août 2013 de la revue Science.
Les galaxies de taille normale, comme notre Voie lactée, abritent en leur centre un trou noir super-massif d’une masse de quelques millions à quelques milliards de fois celle du Soleil. Le noyau de certaines de ces galaxies peut être plus lumineux que toutes les étoiles de la galaxie, grâce au champ de gravité intense du trou noir super-massif qui capture la matière dans son voisinage, et libère une quantité phénoménale d’énergie gravitationnelle. Cependant, la plupart des noyaux de galaxies dans l’Univers local sont peu voire pas actifs, alors que la quantité de matière autour de leur trou noir super-massif central semble suffisante pour les rendre beaucoup plus lumineux. Comment les trous noirs super-massifs peuvent-ils capturer de la matière sans émettre beaucoup de rayonnement ?
Au centre de notre Voie Lactée, à 26000 années-lumière de la Terre, le trou noir super-massif Sagittarius A étoile (Sgr A*), est seulement une centaine de fois plus lumineux que le Soleil, alors qu’il est quatre millions de fois plus massif. Une fois par jour en moyenne, Sgr A* produit des éruptions en rayons X : sa luminosité peut alors augmenter de 160 fois en quelques dizaines de minutes [1].
Une observation en rayons X, durant 35 jours cumulés, réalisée en 2012 avec le satellite Chandra de la NASA [2] et son réseau par transmission à hautes énergies, a permis d’obtenir des images et spectres en rayons X de Sgr A* d’une résolution et sensibilité sans précédent, à la fois à l’état de repos comme lors de ses éruptions, afin d’étudier la matière capturée et/ou éjectée.
Les images obtenues étude ont permis de distinguer deux composantes autour de Sgr A*: une émission ponctuelle variable, provenant des éruptions de Sgr A* et une émission étendue constante, avec une élongation compatible avec le disque d’étoiles massives en orbite autour de Sgr A*, dont les vents alimentent en gaz ce trou noir super-massif.
Les spectres de cette émission étendue ont permis de détecter clairement la raie Héliumoïde du fer à 6.7 keV, mais la raie Hydrogénoïde du fer à 7 keV et la raie du fer neutre ou faiblement ionisé à 6.4 keV ne sont pas visibles. « L’absence de cette raie du fer neutre ou faiblement ionisé permet de conclure que l’émission en rayons X ne provient pas des couronnes d’étoiles actives comme une étude précédente l’avait proposé, mais bien du gaz capturé par le trou noir super-massif » commente Nicolas Grosso, de l’Observatoire astronomique de Strasbourg, l’un chercheurs de cette équipe internationale. « Par contre, des raies d’émission d’autres éléments, comme le soufre, le calcium et l’argon, sont détectées ici pour la première fois : l’ensemble de ces raies d’émission en rayons X nous a permis de déduire la température, la densité, et la masse du gaz en fonction de sa distance au trou noir » explique Delphine Porquet, autre auteure de cet article.
Les caractéristiques du spectre en rayons X démontrent que le flot de gaz vers le trou noir super-massif ne peut pas exister sans une éjection massive de gaz. Le gaz est trop chaud pour être capturé efficacement par le trou noir : 99% du flot de gaz capturé à grande distance est finalement éjecté avant d’avoir pu atteindre la proximité du trou noir. Cela permet d’expliquer la faible luminosité de ce trou noir super-massif, et renforce les modèles de flots d’accrétion radiativement inefficaces.
Notes :
- Voir l’actualité INSU du 5 novembre 2003 : « Éruption spectaculaire de rayons X en provenance du trou noir central de notre Galaxie »
- En savoir plus sur Chandra le télescope spatial en rayons-X de la Nasa : Consulter le site web
Source :
« Dissecting X-ray-emitting Gas around the Center of our Galaxy », Wang et al. (2013), Science
http://adsabs.harvard.edu/abs/2013arXiv1307.5845W
Contacts :
Chercheurs CNRS de l’Observatoire astronomique de Strasbourg
Nicolas Grosso l T 03 68 85 24 85 l nicolas.grosso@astro.unistra.fr
Delphine Porquet l T 03 68 85 24 84 l delphine.porquet@astro.unistra.fr
Presse
CNRS l Julien Guillaume l T + 33 1 44 96 46 35 l julien.guillaume@cnrs-dir.fr