À des centaines de millions d'années-lumière, un trou noir supermassif se trouve au centre d'un amas de galaxies nommé Ophiuchus. Bien que les trous noirs soient réputés pour aspirer le matériau environnant, ils expulsent parfois le matériau dans les jets. Ce trou noir est le site d'une explosion presque inimaginablement puissante, créée lorsqu'une énorme quantité de matière a été expulsée.
«À certains égards, cette explosion est similaire à la façon dont l'éruption du mont. St. Helens en 1980 a arraché le sommet de la montagne. »
Simone Giantucci, auteur principal.
L'amas de la galaxie Ophiuchus est à environ 390 millions d'années-lumière. Au centre de l'amas, il y a une galaxie avec un trou noir supermassif. Des astronomes utilisant des données de l’observatoire Chandra X-Ray et du vaisseau spatial XMM Newton de l’ESA ont vu l’explosion du trou noir. Ils ont également utilisé des observations radio du Murchison Widefield Array (MWA) en Australie et du Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) en Inde.
L'équipe derrière ce travail a publié ses résultats dans The Astrophysical Journal. Leur article s'intitule «Découverte d'un radio-fossile géant dans l'amas de la galaxie d'Ophiuchus». L'auteur principal du document est Simona Giacintucci du Naval Research Laboratory à Washington, DC.
«À certains égards, cette explosion est similaire à la façon dont l'éruption du mont. Helens en 1980 a arraché le sommet de la montagne », a déclaré l'auteur principal Giacintucci. "Une différence clé est que vous pourriez insérer quinze galaxies de la Voie lactée d'affilée dans le cratère, cette éruption a perforé le gaz chaud de l'amas."
Le trou créé par l'explosion est appelé radio-fossile. Il est creusé dans l'espace par les jets ou les faisceaux de matériau surchauffé qui explosent hors du trou noir et entrent en collision avec le matériau environnant. Ces jets sont le résultat de ce que les astronomes appellent des noyaux galactiques actifs, ou AGN, qui sont émis par des trous noirs qui «se nourrissent». Dans ce cas, la zone découpée a été repérée pour la première fois dans les images Chandra de la zone comme un bord incurvé inhabituel. Cela a été signalé pour la première fois dans un document de 2016.
Les auteurs de cet article se sont demandés si un trou noir aurait pu produire ce bord incurvé, mais ont rejeté cette idée, pensant qu’aucun trou noir ne pouvait être aussi puissant. Dans ce document, ils ont déclaré: «Nous concluons que cette fonctionnalité est très probablement due à la dynamique du gaz associée à une fusion».
Dans ce nouvel article, les auteurs sont arrivés à une conclusion différente. "Il semble donc être un fossile très âgé de l'explosion AGN la plus puissante jamais vue dans un amas de galaxies."
La quantité d'énergie contenue dans l'explosion est stupéfiante. Il a libéré cinq fois plus d'énergie que le précédent détenteur du record et des centaines de milliers de fois plus que les clusters typiques.
Une croix dans la version étiquetée montre où se trouve la galaxie centrale. Le gaz le plus frais et le plus dense est situé à environ 6500 années-lumière de la galaxie centrale. Dans cette image, cela correspond à une zone plus petite que la croix utilisée pour localiser la galaxie centrale et la source de l'explosion. Ce qui est intéressant, c'est que si le gaz s’éloignait aussi loin de la source, le trou noir de la source serait privé de carburant pour sa croissance. Cela à son tour arrêterait les jets.
Selon ce nouveau document, c'est exactement ce qui s'est passé. "L'AGN est actuellement privé d'accrétion de gaz frais parce que le pic de densité de gaz est déplacé par le ballottement du noyau", disent les auteurs. «Le ballottement lui-même aurait pu être déclenché par cette explosion extraordinaire s'il s'était produit dans un cœur de gaz asymétrique. Ce dinosaure pourrait être l'un des premiers exemples d'une nouvelle classe de sources à découvrir par des relevés à basse fréquence d'amas de galaxies. »
Les astronomes utilisent le terme «ballottement» pour décrire le déplacement du gaz. C'est semblable à un liquide qui traîne dans un récipient. Le ballottement est généralement déclenché par la fusion de deux amas de galaxies, mais les astronomes pensent que dans ce cas, l'explosion pourrait en être la cause.
Alors que le précédent article de 2016 était basé uniquement sur les données des rayons X de Chandra, le nouveau papier utilisait les données des rayons X du XMM Newton de l'ESA pour repérer la caractéristique incurvée inhabituelle et la corroborer. Ils ont également utilisé les données radio de deux observatoires pour approfondir l'examen de la région. Ces données ont confirmé que le bord incurvé est en effet le bord d'un gigantesque trou radio-fossile. Les émissions radio à l'extérieur du trou, qui ont été accélérées à des vitesses quasi relativistes, sont essentielles à cela. Une fusion ne pouvait pas faire ça; seule une explosion massive de matériaux le pouvait.
"Les données radio se glissent à l'intérieur des rayons X comme une main dans un gant", a déclaré le co-auteur Maxim Markevitch du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "C'est le clincher qui nous dit qu'une éruption d'une taille sans précédent s'est produite ici."
L'éruption est dans le passé maintenant, et les astronomes ne peuvent voir aucune preuve d'une activité AGN continue du trou noir. Cela correspond aux données qui montrent le trou noir à l'intérieur d'une vaste bulle de sa propre fabrication.
«Comme c'est souvent le cas en astrophysique, nous avons vraiment besoin d'observations à plusieurs longueurs d'onde pour vraiment comprendre les processus physiques à l'œuvre», a déclaré Melanie Johnston-Hollitt, co-auteure du Centre international de radioastronomie en Australie. "La possession des informations combinées des rayons X et des radiotélescopes a révélé cette source extraordinaire, mais plus de données seront nécessaires pour répondre aux nombreuses questions restantes que cet objet pose."
Plus:
- Communiqué de presse: Explosion record par Black Hole repéré
- Space Magazine: Que sont les noyaux galactiques actifs?
- Document de recherche: découverte d'un radio-fossile géant dans l'amas de la galaxie d'Ophiuchus
