mercredi 15 février 2017

Le trou noir qui favorise la production d'étoiles


La physique des trous noirs est décidément plus complexe que ce que l'on pense. Une nouvelle observation par le réseau ALMA vient de montrer que les jets radio d'un trou noir supermassif peuvent induire la production de gaz moléculaire et donc la création de milliards d'étoiles...




Les puissants jets d'ondes radio qui sont émis par les pôles des trous noirs supermassifs en cours d'accrétion de matière ont habituellement un effet de suppression de la formation d'étoiles. Mais les observations de la galaxie centrale de l'amas de galaxies du Phénix, situé à 5,7 milliards d'années-lumière, disent autre chose.
Des observations antérieures par le télescope spatial Chandra avaient montré l'existence de deux vastes lobes situés à l'extrémité des jets polaires du trou noir supermassif : des grandes cavités creusées dans le plasma chaud qui entoure la galaxie. Ces bulles en expansion devraient empêcher le gaz chaud de se refroidir pour éventuellement former des étoiles.
Mais ce que montrent les observations des radiotélescopes de ALMA, c'est la présence de longs filaments de gaz moléculaire froid (monoxyde de carbone) se condensant sur les bordures des grandes cavités. Ces filaments s'étalent sur une distance de 82 000 années-lumière, et contiennent suffisamment de matière pour produire pas moins de 20 milliards d'étoiles similaires au Soleil. Cette région est d'ailleurs observée en train de former des étoiles à un taux très élevé, compris entre 500 et 800 masses solaires par an.

Helen Russel (Université de Cambridge), qui publie les travaux de son équipe dans the Astrophysical Journal précise : "Avec ALMA, nous pouvons voir qu'il existe un lien direct entre les grandes bulles produites par le trou noir et la matière nécessaire au futur grossissement de la galaxie. Cela nous donne de nouvelles indications sur le pouvoir qu'a'un trou noir de réguler la formation d'étoiles et donc aussi de son futur carburant."

Le processus est assez paradoxal car c'est l'échauffement produit par les jets du trou noir qui empêchent le refroidissement du gaz et la formation des étoiles, mais ici, un effet secondaire apparaît et fait condenser du gaz moléculaire froid sur les bordures de la zone de gaz échauffée. Et le plus surprenant, c'est que les astrophysiciens observent que ce gaz moléculaire est en train de "retomber" vers le trou noir, ce qui aura pour effet d'alimenter son activité dans le futur, et donc ses jets lancés dans le plasma, reproduisant le processus en boucle jusqu'à épuisement du réservoir de gaz et après la production de milliards d'étoiles...


Référence

ALMA observations of massive molecular gas filaments encasing radio bubbles in the Phoenix Cluster
H. R. Russell et al.,
The Astrophysical Journal, Volume 836, Number 1 (14 fevrier 2017)


Illustration 

Image composite montrant les jets radio émanant du trou noir supermassif de la galaxie centrale de l'amas Phénix produisant les vastes "bulles" (en bleu), le gaz moléculaire froid imagé par ALMA est visible en rouge. L'image de fond en visible a été obtenue avec le télescope Hubble. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) H. Russell, et al.; NASA/ESA Hubble; NASA/CXC/MIT/M. McDonald et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF))