Vue d'artiste d'un vent quasar (en bleu clair) lancé depuis le disque d'accrétion (rouge-orange) autour d'un trou noir supermassif. Crédit : NASA/CXC/M. Weiss, Catherine Grier et la collaboration SDSS
Une nouvelle découverte permet de comprendre comment les trous noirs actifs peuvent continuellement façonner leurs galaxies en stimulant ou en étouffer le développement de nouvelles étoiles.
La recherche astronomique révèle que les trous noirs supermassifs accélèrent le gaz dans les galaxies, affectant ainsi le développement des étoiles sous l’effet de vents puissants. Cette étude apporte des informations cruciales sur la façon dont les trous noirs façonnent leurs galaxies.
Dynamique cosmique : accélération des gaz dans les galaxies
Les nuages de gaz dans une galaxie lointaine sont poussés de plus en plus vite – à plus de 10 000 milles par seconde – parmi les étoiles voisines par les explosions de rayonnement du supermassif. trou noir au centre de la galaxie. C'est une découverte qui aide à éclairer la manière dont les trous noirs actifs peuvent façonner continuellement leurs galaxies en stimulant ou en étouffer le développement de nouvelles étoiles.
Une équipe de chercheurs dirigée par Catherine Grier, professeur d'astronomie à l'Université du Wisconsin-Madison, et Robert Wheatley, récemment diplômé, a révélé l'accélération du gaz à l'aide d'années de données collectées à partir d'un quasar, une sorte de trou noir particulièrement brillant et turbulent, situé à des milliards d'années-lumière. la constellation du Bootes. Ils ont présenté leurs découvertes lors de la 244e réunion de l'American Astronomical Society à Madison.
Les scientifiques pensent que les trous noirs sont situés au centre de la plupart des galaxies. Les quasars sont des trous noirs supermassifs entourés de disques de matière attirés par l'énorme puissance gravitationnelle du trou noir.
Vue d'artiste d'un vent quasar (en bleu clair) lancé depuis le disque d'accrétion (rouge-orange) autour d'un trou noir supermassif. En médaillon à droite se trouvent deux spectres du quasar SBS 1408+544, montrant le déplacement vers la gauche de la lumière absorbée qui a révélé l'accélération du gaz poussé par les vents du quasar. Crédit : NASA/CXC/M. Weiss, Catherine Grier et la collaboration SDSS
Les mécanismes de l’éclairage des quasars
« Le matériau de ce disque tombe toujours dans le trou noir, et le frottement de cette traction et de cette traction réchauffe le disque et le rend très, très chaud et très, très brillant », explique Grier. « Ces quasars sont vraiment lumineux, et comme il existe une large plage de températures depuis l'intérieur jusqu'aux parties les plus éloignées du disque, leur émission couvre presque tout le spectre électromagnétique. »
La lumière vive rend visibles les quasars presque aussi vieux que l’univers (jusqu’à 13 milliards d’années-lumière), et la large gamme de leur rayonnement les rend particulièrement utiles aux astronomes pour sonder l’univers primitif.
Une image du quasar SBS 1408+544, le point bleu au centre du réticule. Crédit : Jordan Raddick et la collaboration SDSS
Aperçus observationnels des vents des trous noirs
Les chercheurs ont utilisé plus de huit ans d'observations d'un quasar appelé SBS 1408+544, collectées par un programme mené par le Sloan Digital Sky Survey, désormais connu sous le nom de Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project. Ils ont suivi les vents composés de carbone gazeux en repérant la lumière manquante du quasar – la lumière absorbée par le gaz. Mais au lieu d’être absorbée exactement au bon endroit du spectre qui indiquerait le carbone, l’ombre s’éloignait de plus en plus de chez elle à chaque nouveau regard sur SBS 1408+544.
« Ce changement nous indique que le gaz se déplace rapidement, et toujours plus vite », explique Wheatley. « Le vent s'accélère parce qu'il est poussé par le rayonnement émis par le disque d'accrétion. »
Les scientifiques, dont Grier, ont suggéré qu'ils avaient déjà observé des vents accélérés provenant de disques d'accrétion de trous noirs, mais cela n'avait pas encore été étayé par les données de plusieurs observations. Les nouveaux résultats proviennent d’environ 130 observations de SBS 1408+544 réalisées sur près d’une décennie, ce qui a permis à l’équipe d’identifier solidement l’augmentation de la vitesse avec une grande confiance.
L'influence des vents des trous noirs sur l'évolution galactique
Les vents poussant le gaz hors du quasar intéressent les astronomes car ils constituent un moyen par lequel les trous noirs supermassifs pourraient influencer l'évolution des galaxies qui les entourent.
« S'ils sont suffisamment énergétiques, les vents pourraient se propager jusqu'à la galaxie hôte, où ils pourraient avoir un impact significatif », explique Wheatley.
Selon les circonstances, les vents d'un quasar pourraient fournir une pression qui resserre les gaz et accélère la naissance d'une étoile dans sa galaxie hôte. Ou cela pourrait éliminer ce carburant et empêcher la formation d’une étoile potentielle.
« Les trous noirs supermassifs sont grands, mais ils sont vraiment minuscules par rapport à leurs galaxies », explique Grier, dont les travaux sont soutenus par la National Science Foundation. « Cela ne veut pas dire qu'ils ne peuvent pas se « parler », et c'est une façon pour l'un de parler à l'autre dont nous devrons tenir compte lorsque nous modéliserons les effets de ce type de trous noirs. »
L'étude de SBS 1408+544 a été publiée le 11 juin dans Le Journal d'astrophysique.
L’étude comprenait des collaborateurs de l’Université York, de la Pennsylvania State University, de l’Université de l’Arizona et d’autres.
Cette recherche a été financée en partie par des subventions de la National Science Foundation (AST-2310211 et AST-2309930).
