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L’environnement d’un trou noir supermassif révélé

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Gaz et poussières autour d’un trou noir. Si une partie de cette matière est attirée et sera, finalement, "avalée" par le trou noir, une autre est éjectée au loin, sous forme de vents.
© NASA/CXC/M.Weiss.

Une équipe internationale d’astronomes, à laquelle participent deux chercheurs CNRS (1), vient de dévoiler de nouvelles données sur l’environnement immédiat d’un des plus brillants trous noirs supermassifs connus. Les scientifiques ont découvert l’existence d’une couronne de gaz très chaude, d’une dizaine de millions de degrés, gravitant à proximité de ce trou noir. Ils ont également mis en évidence la présence de vents puissants formés de nuages de gaz denses et froids, eux-mêmes pris dans un gaz plus diffus et plus chaud. Selon les astronomes, ces vents sont éjectés loin du trou noir et du centre de la galaxie à des vitesses dépassant les 700 km/s. Obtenus grâce à cinq télescopes spatiaux, principalement XMM-Newton et INTEGRAL de l’ESA (2), ces résultats font déjà l’objet de sept articles publiés à partir du 29 septembre dans la revue Astronomy & Astrophysics. Ils permettent de mieux interpréter les observations obtenues pour d’autres « galaxies à trou noir supermassif ».

Des trous noirs supermassifs de plusieurs centaines de millions de masses solaires résident au centre de la plupart des galaxies massives. Contrairement à ce que l’on pourrait croire, ils n’absorbent pas toute la matière (gaz et poussières) qui les entoure. Gaz et poussières chutent vers le trou noir en formant généralement un disque, en rotation autour de celui-ci. Cette chute s’accompagne de la libération d’une quantité prodigieuse de rayonnement, principalement ultraviolet et X. Cette émission est parfois si forte qu’elle arrive à repousser une partie de la matière loin du trou noir, sous la forme de vents pouvant atteindre des vitesses de plusieurs centaines de km/s. Mais, l’environnement des trous noirs supermassifs demeure mal connu à ce jour : quelle matière constitue les abords d’un tel trou noir ?, où et comment se créent les flots de matière observés à proximité ?

Une équipe internationale d’astrophysiciens est parvenue à observer, cartographier et caractériser, avec une précision jusqu’à présent inégalée, l’environnement de l’un des plus brillants trous noirs supermassifs connus, situé au cœur de la galaxie lointaine Markarian 509. Pour obtenir cette vue sans précédent des régions centrales de Mkn 509, les chercheurs se sont appuyés sur cinq grands télescopes spatiaux. Temps fort de la campagne réalisée fin 2009 : l’observation répétée et simultanée pendant 6 semaines par les satellites de l’ESA, XMM-Newton et INTEGRAL, du rayonnement des domaines visible à gamma, émis par Mkn 509 (3).

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