Les astronomes ont observé l’effet d’un trou noir lointain, qui éjecte une énorme quantité d’énergie et gonfle d’énormes bulles cosmiques dans la matière qui l’entoure.

Les observations de l’amas de galaxies MS0735, à 2,6 milliards d’années-lumière, pourraient révéler de nouvelles informations sur de mystérieuses cavités ou « bulles radio » entourant un trou noir et pourquoi elles ne s’effondrent pas comme un ballon dégonflé sous la pression environnementale.

« Nous assistons à l’une des explosions les plus puissantes d’un trou noir supermassif jamais observées », a déclaré Jack Orlowski-Scherer, auteur principal de l’étude et physicien à l’Université McGill, dans un communiqué. (s’ouvrira dans un nouvel onglet). « C’est ce qui se passe lorsque vous alimentez un trou noir et qu’il rejette furieusement une énorme quantité d’énergie. »

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Les trous noirs supermassifs sont au centre de la plupart des galaxies massives, y compris la Voie lactée, au centre de laquelle se trouve le trou noir supermassif Sagittarius A* (Sgr A*).

Ces galaxies d’origine et les habitants de leurs trous noirs supermassifs se présentent souvent en groupes de centaines, voire de milliers, appelés amas de galaxies.

Ces amas abritent également des atmosphères qui remplissent l’espace entre les galaxies de gaz ou de plasma incroyablement chauds à environ 90 millions de degrés Fahrenheit (50 millions de degrés Celsius). Bien que ce plasma puisse éventuellement se refroidir et permettre à un gaz froid et dense de se former et éventuellement de s’effondrer pour donner naissance à de nouvelles étoiles, l’alimentation des trous noirs peut aller à l’encontre de ce processus.

Les trous noirs supermassifs peuvent réchauffer ce gaz par des éjections massives de matière. Ces écoulements se produisent lorsqu’une partie de cette matière n’est pas absorbée par le trou noir, mais plutôt attirée vers ses pôles, d’où elle est expulsée à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Ce processus, connu sous le nom de « rétroaction », supprime la formation de nouvelles étoiles, et les jets de matière creusent également des cavités dans le gaz environnant.

Lorsque ce gaz est repoussé du centre des amas de galaxies, il est remplacé par des bulles qui émettent des ondes radio.

Le déplacement de ces énormes volumes de gaz, à son tour, nécessite une énorme quantité d’énergie, et les astronomes ont essayé de comprendre d’où vient cette énergie, en plus de découvrir ce qui reste dans ces cavités évacuées.

Pour en savoir plus sur ces bulles de gaz dans les amas de galaxies et les processus qui les créent, une équipe d’astronomes, dont Orlovsky-Scherer, a réglé le récepteur MUSTANG-2 du télescope Green Bank sur MS0735. Les observations de Green Bank ont ​​été complétées par des données de rayons X précédemment collectées à partir de MS0735 par l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA.

Ils ont également exploité l’effet de distorsion subtil que les électrons en mouvement rapide dans le gaz chaud de l’amas ont sur le fond cosmique des micro-ondes (CMB), un champ de rayonnement laissé par un événement peu après le Big Bang qui remplit uniformément l’univers.

Cet effet sur ce rayonnement fossile, qui a été émis 380 000 ans après le début de l’univers, lorsque le cosmos s’est suffisamment dilaté et refroidi pour permettre aux électrons de se combiner avec les protons, créant les premiers atomes, ce qui a permis aux photons de voyager librement, créant le « premier lumière », s’appelle l’effet Sunyaev-Zeldovich (SZ).

MUSTANG-2 fait des observations à 90 GHz, où le signal d’effet SZ est principalement la pression thermique.

« Grâce à la puissance de MUSTANG-2, nous pouvons examiner ces cavités et commencer à déterminer exactement de quoi elles sont remplies et pourquoi elles ne s’effondrent pas sous la pression », déclare Tony, co-auteur de l’étude et astronome de l’Observatoire européen austral (ESO). . Mrochkovsky a expliqué.

L’équipe a déterminé qu’au moins une partie du support qui empêche les cavités de s’effondrer provient d’autres choses que la chaleur avec ces sources non thermiques, y compris les particules se déplaçant à des vitesses proches de la lumière, les particules chargées à grande vitesse appelées rayons cosmiques et la turbulence. Ils ont également découvert que les champs magnétiques apportent une petite contribution.

Cela signifie que lorsque les sources thermiques et non thermiques se mélangent, le support de pression à l’intérieur des bulles radio autour des trous noirs supermassifs devient plus mince qu’on ne le pensait auparavant.

Une équipe d’astronomes cherche maintenant à observer le même système à différentes fréquences de rayonnement électromagnétique pour voir à quel point la sortie d’un trou noir est exotique et pour mieux comprendre la physique des amas de galaxies.

« Ces nouvelles découvertes représentent l’imagerie de haute précision la plus profonde de l’état thermodynamique des cavités dans un amas de galaxies », a déclaré Tracey Clark, co-auteur de l’étude et astronome du Naval Research Laboratory. « Nous savions que c’était un système passionnant lorsque nous avons étudié le noyau radio et les lobes à basses fréquences, mais nous commençons seulement maintenant à voir l’image complète. »

Les recherches de l’équipe sont publiées dans le dernier numéro de la revue Astronomy & Astrophysics. (s’ouvrira dans un nouvel onglet).

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