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— © EHT Collaboration / Wikimedia Commons

La Voie lactée renferme au sein de son noyau une énigme qui a longtemps dérouté les astronomes : des impulsions régulières de rayons gamma émanant de son centre, où réside le trou noir supermassif Sagittarius A*. Des scientifiques de l’université nationale autonome du Mexique ont dévoilé la source probable de ces rayonnements. Cette découverte, encore en attente d’évaluation par les pairs et publiée sur le serveur de préimpression arXiv, pourrait éclairer certains des plus grands mystères entourant les trous noirs supermassifs, en particulier Sagittarius A*.

La découverte des rayonnements gamma périodiques

Depuis deux ans, les astronomes s’interrogent sur l’origine des impulsions régulières de rayons gamma de haute énergie provenant de la région de Sagittarius A*, situé à environ 26 700 années-lumière de la Terre. Ces impulsions, détectées pour la première fois en 2021, défient les explications conventionnelles. Les trous noirs, y compris Sagittarius A*, sont entourés d’une frontière connue sous le nom d’horizon des événements, au-delà duquel rien ne peut s’échapper, pas même la lumière. Cette caractéristique fondamentale des trous noirs a laissé les astronomes perplexes, car les rayonnements détectés ne pouvaient pas émaner directement de Sagittarius A* lui-même.

Une caractéristique distincte de Sagittarius A* est sa relative inactivité par rapport à d’autres trous noirs supermassifs connus. Alors que ces derniers émettent souvent de puissants rayonnements depuis leur disque d’accrétion en raison de la turbulence générée par leur influence gravitationnelle sur le gaz et la poussière environnants, Sagittarius A* se caractérise par une faible quantité de matière environnante et une très lente absorption de cette matière. Selon Chris Impey, un astronome de l’université de l’Arizona qui n’a pas participé à l’étude, Sagittarius A* est comparable à un humain se sustentant d’un grain de riz tous les millions d’années.

Les données du télescope Fermi

Pour résoudre ce mystère, les chercheurs ont analysé les données recueillies entre juin et décembre 2022 par le télescope spatial Fermi Gamma-ray. Les deux chercheurs ont cherché des modèles de périodicité dans les émissions de rayons gamma dans les données Fermi accessibles au public. Ils ont découvert que des impulsions apparaissent autour de Sagittarius A* environ toutes les 76,32 minutes.

La durée de cette période d’émission correspond à la moitié de la durée des impulsions de rayons X qui ont également été observées autour du trou noir supermassif de la Voie lactée, ce qui indique que les deux émissions sont en phase et très probablement liées. Selon les chercheurs dans leur rapport, la cohérence de la périodicité multi-longueur d’onde des rayons X et des rayons gamma suggère un mécanisme physique unique à l’origine de ces phénomènes.

— © NASA / Wikimedia Commons

L’hypothèse du « blob » tournant

La corrélation entre les émissions de rayons X et de rayons gamma a conduit les scientifiques à postuler l’existence d’un « blob » de gaz en rotation rapide autour de Sagittarius A*. Ce blob, tournant à une vitesse vertigineuse de 30 % de celle de la lumière, soit environ 320 millions de km/h, pourrait être responsable de l’émission de lumière dans plusieurs longueurs d’onde, y compris les rayons gamma. 

Ce gaz émet de la lumière dans plusieurs longueurs d’onde lors de son tourbillonnement autour du trou noir, s’enflammant périodiquement au fur et à mesure que son orbite progresse. Cette découverte apporte une compréhension inédite de l’environnement des trous noirs supermassifs, en particulier ceux qui sont moins actifs. Elle suggère que même les trous noirs relativement inactifs peuvent être le siège de processus astrophysiques dynamiques et complexes.

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