Un diagramme imaginaire de la distribution dans le milieu interstellaire des noyaux galactiques actifs basé sur les résultats d’observation actuels. Le gaz moléculaire à haute densité provenant de la galaxie s’écoule le long de la surface du disque vers le trou noir. L’énergie générée par la température élevée du matériau accumulé autour du trou noir détruit le gaz moléculaire et le transforme en atomes et en plasma. La plupart de ces matériaux interstellaires multiphasés sont des jets s’écoulant vers l’extérieur du centre galactique (principalement les jets de plasma sont générés directement au-dessus du disque, et principalement les jets atomiques et moléculaires sont générés en diagonale). Cependant, nous avons constaté que la plupart des particules retournent vers le disque comme une fontaine. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Izumi et al.
Les progrès récents en astrophysique ont conduit à des observations révolutionnaires des flux de gaz entourant les trous noirs supermassifs. Ces observations, menées à un niveau remarquablement détaillé année-lumière à grande échelle, ont révélé des informations cruciales sur le comportement de ces géants cosmiques. Les chercheurs ont notamment découvert que même si une quantité importante de gaz est attirée vers ces trous noirs, seule une petite fraction – environ 3 % – est réellement consommée. Le reste du gaz est éjecté puis recyclé dans la galaxie hôte.
Toutes les questions qui relèvent d’un trou noir est absorbée, une partie est éjectée sous forme de sorties. Mais le rapport entre la matière « mangée » par le trou noir et la quantité « lâchée » a été difficile à mesurer.
Une équipe de recherche internationale dirigée par Takuma Izumi, professeur adjoint à l’Observatoire astronomique national du Japon, a utilisé le grand réseau millimétrique/submillimétrique d’Atacama (ALMA) pour observer le trou noir supermassif de la galaxie Circinus, situé à 14 millions d’années-lumière en direction de la constellation Circinus. Ce trou noir est connu pour se nourrir activement.
La région centrale de la galaxie Circinus observée avec ALMA. Le monoxyde de carbone (CO ; indiquant la présence d’un gaz moléculaire de densité moyenne) est représenté en rouge ; carbone atomique (C ; indiquant la présence de gaz atomique) en bleu ; cyanure d’hydrogène (HCN ; indiquant la présence d’un gaz moléculaire de haute densité) en vert ; et la ligne de recombinaison de l’hydrogène (H36α ; indiquant la présence de gaz ionisé) en rose. La taille du disque central de gaz dense (vert) est d’environ 6 années-lumière. Le flux de plasma se déplace presque perpendiculairement au disque. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Izumi et al.
Le rôle d’ALMA dans la révélation des mystères des trous noirs
Grâce à la haute résolution d’ALMA, l’équipe a été la première au monde à mesurer la quantité d’entrées et de sorties à une échelle de quelques années-lumière autour du trou noir. En mesurant les flux de gaz dans différents états (moléculaire, atomique et plasma), l’équipe a pu déterminer l’efficacité globale de l’alimentation des trous noirs et a constaté qu’elle n’était que d’environ 3 pour cent. L’équipe a également confirmé que l’instabilité gravitationnelle est à l’origine de cet afflux.
L’analyse a également montré que la majeure partie des flux expulsés n’est pas assez rapide pour s’échapper de la galaxie et se perdre. Ils sont recyclés dans les régions circumnucléaires autour du trou noir et recommencent à retomber lentement vers le trou noir.
L’étude a été financée par l’Observatoire astronomique national du Japon et la Société japonaise pour la promotion de la science.
