Le trou noir supermassif de la Voie lactée › Geek News

Le Sagittaire A*, souvent abrégé en Sgr A* et prononcé « étoile du Sagittaire A », est un trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie spirale, la Voie lactée.

Le Sagittaire A* est la plupart du temps en sommeil et n’avale qu’occasionnellement du gaz ou de la poussière, mais sa masse estimée est néanmoins des millions de fois supérieure à celle de notre Soleil. De nombreux mystères entourent encore le trou noir supermassif, mais les experts ne sont pas entièrement dans le noir, et de nouvelles observations avec le télescope Event Horizon promettent d’en révéler davantage.

Les trous noirs de masse stellaire et les trous noirs de masse intermédiaire se forment lorsque les étoiles massives cessent la fusion nucléaire et ne peuvent plus résister à l’effondrement gravitationnel total, mais le mécanisme de formation des trous noirs supermassifs comme le Sagittaire A* n’est pas clair car il n’y a pas d’étoiles. assez grand pour s’effondrer dans un trou noir de cette taille.

Deux mécanismes possibles impliquent des trous noirs plus petits atteignant des tailles énormes en aspirant du gaz et de la poussière de leur environnement, ou en fusionnant hiérarchiquement des trous noirs plus petits.

Sagittaire A* : Taille

En 2008, les astronomes Reinhard Genzel et Andrea Ghez ont déterminé que la masse du Sagittaire A* est de 4,3 millions de fois celle du Soleil, une découverte qui a valu au duo le prix Nobel de physique 2020.

Les astronomes ont également calculé que le diamètre du trou noir supermassif de la Voie lactée est d’environ 14,6 millions de miles (23,5 millions de kilomètres). C’est négligeable par rapport à la Voie lactée elle-même, qui mesure 100 000 années-lumière de large et 1 000 années-lumière d’épaisseur.

De plus, le Sagittaire A* semble être un nain en raison de son disque de gaz environnant qui s’étend de 5 à 30 années-lumière, alimentant occasionnellement le Sagittaire A* avec de la matière, provoquant de faibles éclairs de rayons X. Ce disque d’accrétion est également associé à des rayons X induits par la friction qui font que le disque atteint des températures de 18 millions de degrés Fahrenheit (10 millions de degrés Celsius).

Il reste encore beaucoup à apprendre sur le Sagittaire A*, mais la première image du trou noir central de la Voie lactée, prise par le télescope Event Horizon (EHT), pourrait révéler d’autres mystères contenus dans l’objet cosmique qui a formé notre galaxie.

Sagittaire A* : Observations

Tout dans notre galaxie vieille de 13,6 milliards d’années tourne autour du Sagittaire A*, y compris notre système solaire, qui se trouve à 26 000 années-lumière.

Les trous noirs sont notoirement difficiles à détecter, généralement uniquement par l’effet qu’ils ont sur l’environnement. Cela est dû au fait que non seulement ils n’émettent pas de lumière, mais qu’ils capturent également des photons au-delà de la limite appelée horizon des événements, ce qui rend presque impossible leur étude directe en lumière optique.

L’observation du Sagittaire A* depuis la Terre est encore plus difficile du fait qu’il est enveloppé d’un épais écran de poussière intermédiaire.

Heureusement, les astronomes ont développé d’autres moyens pour se faire une idée du Sagittaire A*. Par exemple, la masse d’un corps central et son rayon peuvent être déterminés en observant l’influence gravitationnelle qu’il a sur les objets qui l’orbitent.

Pour observer le Sagittaire A*, les astronomes ont observé l’étoile S2, qui orbite autour du Sagittaire A* à une distance de 11 milliards de miles (18 milliards de kilomètres) et a une vitesse de 17,1 millions de miles par heure (11,4 km/h). L’étoile a également une orbite très allongée de 16 ans.

Comment le Sagittaire A* a-t-il été découvert ?

L’observatoire à rayons X Chandra de la NASA a photographié le centre de la Voie lactée et du Sagittaire A*. (Crédit image : X-ray-NASA/UMass/D.Wang et al., IR-NASA/STScI)

Les théories entourant le Sagittaire A* et son occupant massif remontent au début des années 1930, lorsque Carl Jansky a découvert un signal radio émis depuis un emplacement en direction de la constellation du Sagittaire, pointant vers le centre de la Voie lactée.

Puis, en février 1974, les astronomes Bruce Balik et Robert L. Brown ont identifié une source radio compacte au centre de la galaxie Sagittarius A*. C’est dans les années 1980 que les astronomes ont formulé l’idée que l’objet compact central était probablement un trou noir d’une taille jusqu’alors inimaginable.

En 1994, Reinhard Genzel et une équipe de l’UC Berkeley ont utilisé la spectroscopie infrarouge et submillimétrique pour déduire un objet compact d’une masse 3 millions de fois supérieure à celle du Soleil dans la région.

Au cours de la décennie suivante, les astronomes ont continué à exclure d’autres candidats possibles pour cet objet, y compris des étoiles densément regroupées, ce qui a renforcé l’idée que Sagittarius A* est un trou noir supermassif.

Des preuves solides que l’objet compact Sagittarius A* est un trou noir supermassif sont apparues en 2018 lorsque des astronomes utilisant le télescope européen austral ont observé des éjections causées par des interactions magnétiques d’amas de gaz chaud près du trou noir se déplaçant à environ 30 % de la vitesse de la lumière. Observatoire du très grand télescope (VLT) (ESO).

Ces observations correspondaient exactement aux prédictions théoriques des points chauds en orbite autour d’un trou noir d’une masse de quatre millions de masses solaires.

Le Sagittaire A* avalera-t-il la Voie Lactée ?

Représentation artistique d’un noyau galactique actif alimenté par un trou noir supermassif. (Crédit image : ESA / NASA, projet AVO et Paolo Padovani)

C’est une idée fausse très répandue que les trous noirs aspirent de la matière. Au lieu de cela, ils attrapent simplement par leur gravité toute matière qui ose s’approcher trop près. Ainsi, si le Soleil était remplacé par un trou noir, la Terre resterait stable et sûre sur son orbite, même si elle serait privée de chaleur et de lumière.

De nombreux trous noirs absorbent de la matière, du gaz et de la poussière, ou de la matière soufflée par des étoiles proches, l’encerclant dans un disque d’accrétion, alimentant progressivement la matière vers le centre.

Lorsque cela se produit, des conditions difficiles dans le disque d’accrétion créent de puissants éjectas et jets à partir d’une région appelée noyau galactique actif (AGN). Le Sagittaire A* n’absorbe actuellement pas assez de matière pour alimenter l’AGN, et une étoile ou un autre objet devrait le frapper presque directement pour être absorbé.

Cependant, cela pourrait changer dans environ 4 milliards d’années, lorsque la Voie lactée entre en collision et fusionne avec les étoiles perturbatrices d’Andromède et crée un autre trou noir, potentiellement beaucoup plus grand, dans lequel les étoiles pourraient tomber.

Ressources additionnelles

Pour plus d’informations sur les trous noirs, consultez « Introduction to Black Hole Physics » de Valery P. Frolov et « Death by a Black Hole – and Other Cosmic Obstacles » de Neil Degrasse Tyson.

Bibliographie

• Jones. MH, Lambourne. RJA et Sgt. S, Introduction aux galaxies et à la cosmologie, Cambridge University Press, 2015.
• NASA, Supermassive Black Hole Sagittarius A, août 2013
• Paul W. Hodge, « Sagittarius A* », Encyclopaedia Britannica, consulté en mai 2022.
• NASA, Black Holes, consulté en mai 2022.
• W. Miller Goss et al., « La découverte de Sgr A * », Université Cornell, ARxIV, mai 2003
• R. Abuter et al., « Détection de mouvements orbitaux près de la dernière orbite circulaire stable d’un trou noir massif SgrA* », Astronomy & Astrophysics, Volume 618, Octobre 2018
• Roux-Sen Lu et al., « Détection de la structure interne de la source à ~ 3 rayons de Schwarzschild avec des observations VLBI à l’échelle millimétrique SAGITTARIUS A * », Université Cornell, ARxIV, mai 2018
• Encyclopædia Britannica « Karl Jansky », consulté en mai 2022.
• Hubblesite, « Comment les trous noirs se développent-ils? », consulté en mai 2022.
• Fraser Kane, « Notre trou noir mangera-t-il la voie lactée? », Universe Today, août 2016.