Les astronomes de l’Université nationale autonome du Mexique pourraient avoir résolu le mystère entourant les sursauts de rayonnement gamma du Sagittaire A* (Sgr A*), le trou noir supermassif situé au cœur de la Voie lactée. Des rayons gamma avaient bien été détectés en 2021, mais leur origine précise restait encore inconnue.
Une observation inhabituelle
Le Sagittaire A* est situé au cœur de notre galaxie, la Voie Lactée. Vous le trouverez à une distance d’environ 26 700 années-lumière depuis la Terre en direction de la constellation du Sagittaire. Ce trou noir supermassif, qui tourne presque aussi vite que possible, a une masse équivalente à environ quatre millions de fois celle du Soleil.
Cet objet fascinant continue d’être une cible d’étude privilégiée pour les astronomes cherchant à comprendre les mécanismes complexes entourant les trous noirs supermassifs et leur interaction avec leur environnement galactique. La découverte récente d’émissions de rayons gamma périodiques de la région Sgr A* ajoute une nouvelle couche de mystère et d’excitation à notre compréhension de cet objet cosmique énigmatique.
Et pour cause, contrairement à l’image populaire des trous noirs qui aspirent tout sur leur passage, y compris la lumière, Sagittaire A* est aussi considéré comme « calme » par rapport aux autres trous noirs supermassifs. L’objet évolue en effet dans un état relativement inactif, se nourrissant de matière à un rythme très lent par rapport à d’autres trous noirs similaires. C’est pour cette raison que les scientifiques restent un peu perplexes quant à l’origine de ces rayons gamma.
Une « goutte » de matière
Grâce aux données du télescope spatial Fermi Gamma-ray, les chercheurs ont finalement identifié une périodicité de ces émissions. Selon l’équipe, ils se produisent environ toutes les 76,32 minutesen harmonie avec les impulsions de rayons X observées à proximité. Pour expliquer ce phénomène, les chercheurs proposent une explication fascinante : les rayons gamma ne proviennent pas directement de Sgr A* lui-même, mais plutôt d’un « goutte » de gaz tourbillonnant autour du trou noir à près d’un tiers de la vitesse de la lumière. Cette goutte de matière à grande vitesse émettrait donc périodiquement de la lumière à différentes longueurs d’onde au cours de son orbite autour de Sgr A*.
Comment expliquer la formation d’une telle structure ?
La formation d’une structure en « goutte » de gaz tourbillonnant à proximité d’un trou noir supermassif comme Sgr A* est un processus complexe qui peut être influencé par plusieurs facteurs.
D’une part, rappelons que les trous noirs supermassifs sont souvent entourés d’un disque d’accrétion formé de gaz et de poussières qui tombe progressivement vers le trou noir sous l’effet de la gravité. Ce disque d’accrétion peut être turbulent, avec zones de compression et de raréfaction qui créent des conditions propices à la formation de structures localisées. D’un autre côté, la forte gravité du trou noir génère également forces de marée qui déforment la matière qui s’approche de trop près. Encore une fois, ces forces peuvent conduire à la formation de gouttelettes de matière à des distances spécifiques du trou noir, créant des zones où la matière s’accumule et tourbillonne.
Rappelons également que les champs magnétiques jouent un rôle crucial dans l’interaction entre le trou noir et la matière environnante. Ce dernier peut alors influencer la répartition de la matière et créer des zones de concentration qui donnent naissance à des structures particulières. Enfin, la présence d’autres étoiles, de nuages de gaz ou d’objets massifs à proximité du trou noir peut perturber le mouvement de la matière et contribuer à la formation de structures particulières.
Pour l’instant, les chercheurs ne sont pas très sûrs du mécanisme responsable de cette fameuse goutte de matière accélérée à des vitesses relativistes. Pourtant, cette découverte remet en question l’idée selon laquelle les rayons gamma des trous noirs supermassifs proviendraient uniquement d’un disque d’accrétion turbulent généré par l’influence gravitationnelle du trou noir. Les résultats pourraient ainsi fournir des informations cruciales sur les environnements entourant les trous noirs supermassifs, notamment ceux les moins voraces comme Sgr A* au centre de la Voie lactée.
Cette découverte pourrait également aider à élucider le rôle des interactions entre le trou noir et les particules de matière environnantes dans la production de rayonnement de haute énergie. Les chercheurs pensent que ces gouttes de matière pourraient entrer en collision les unes avec les autres, libérant ainsi des quantités importantes d’énergie sous forme de rayons gamma. Ces phénomènes offrent une rare opportunité d’observer en temps réel les processus de dynamisation de la matière dans des environnements extrêmes, et ainsi de mieux comprendre comment les trous noirs influencent l’évolution de leurs galaxies hôtes.
