Les trous noirs ne restent pas là à grignoter constamment l’espace qui les entoure. Ils finissent par manquer de matière à proximité et se taisent, attendant qu’un morceau de gaz égaré passe par là.
C’est alors que le trou noir dévore à nouveau, en éjectant un gigantesque jet de particules. Au début de l’année, des scientifiques ont annoncé qu’ils en avaient capturé un en train de le faire non pas une fois, mais deux fois – c’est la première fois que cela a été observé.
Ces deux éructations, survenues en l’espace de 100 000 ans, confirment que les trous noirs supermassifs connaissent des cycles d’hibernation et d’activité.
Ce n’est pas aussi animal que cela, puisque les trous noirs ne sont ni vivants ni sensibles, mais c’est une métaphore suffisante pour décrire la façon dont les trous noirs dévorent la matière, en l’attirant par leur énorme gravité.
Mais même si nous sommes habitués à penser que rien ne revient jamais d’un trou noir, il est curieux de constater qu’ils ne retiennent pas tout ce qu’ils capturent.
Lorsqu’ils consomment de la matière, comme du gaz ou des étoiles, ils génèrent également un puissant flux de particules à haute énergie à proximité de l’horizon des événements, mais pas au-delà du point de non-retour.
“Les trous noirs sont des mangeurs voraces, mais il s’avère également qu’ils n’ont pas de très bonnes manières à table”, a déclaré la chercheuse principale Julie Comerford, astronome à l’Université du Colorado Boulder.
“Nous connaissons de nombreux exemples de trous noirs d’où émanent des rots uniques, mais nous avons découvert une galaxie avec un trou noir supermassif qui n’a pas un mais deux rots.”
Le trou noir en question est la bête supermassive au centre d’une galaxie appelée SDSS J1354+1327 ou simplement J1354 pour faire court. Il se trouve à environ 800 millions d’années-lumière de la Terre et est apparu dans les données Chandra comme un point très brillant d’émission de rayons X – suffisamment pour être des millions, voire des milliards de fois plus massif que notre Soleil.
L’équipe de chercheurs a comparé les données de l’observatoire à rayons X Chandra aux images en lumière visible du télescope spatial Hubble, et a constaté que le trou noir est entouré d’un épais nuage de poussière et de gaz.
“Nous voyons cet objet festoyer, roter, faire la sieste, puis festoyer et roter à nouveau, ce que la théorie avait prédit”, a déclaré M. Comerford. “Heureusement, nous avons observé cette galaxie à un moment où nous pouvions clairement voir les preuves de ces deux événements.”
Cette preuve consiste en deux bulles dans le gaz – une au-dessus et une au-dessous du trou noir, des particules expulsées après un repas. Et ils ont pu constater que les deux bulles avaient eu lieu à des moments différents.
La bulle sud s’était étendue à 30 000 années-lumière du centre galactique, tandis que la bulle nord s’était étendue à seulement 3 000 années-lumière du centre galactique. Ces bulles sont connues sous le nom de bulles de Fermi, et elles sont généralement observées après un événement d’alimentation du trou noir.
D’après la vitesse de déplacement de ces bulles, l’équipe a pu déterminer qu’elles se sont produites à environ 100 000 ans d’intervalle.
Alors qu’est-ce que le trou noir mange qui lui donne une telle indigestion épique ? Une autre galaxie.
Une galaxie compagnon est reliée à J1354 par des courants d’étoiles et de gaz, suite à une collision entre les deux. Ce sont des amas de matière de cette seconde galaxie qui ont tourbillonné vers le trou noir et se sont fait dévorer.
“Cette galaxie nous a vraiment pris au dépourvu”, a déclaré Rebecca Nevin, doctorante.
“Nous avons pu montrer que le gaz de la partie nord de la galaxie correspondait à un bord avancé d’une onde de choc, et que le gaz du sud correspondait à un écoulement plus ancien du trou noir.”
La Voie lactée présente également des bulles de Fermi à la suite d’un événement d’alimentation par Sagittarius A*, le trou noir situé en son centre. Et, tout comme le trou noir de J1354 s’est nourri, a dormi, puis s’est nourri à nouveau, les astronomes pensent que Sagittarius A* va se réveiller pour se nourrir à nouveau.
Ces recherches ont été présentées lors de la 231e réunion de l’American Astronomical Society et ont également été publiées dans The Astrophysical Journal.
Une version de cet article a été publiée pour la première fois en février 2018.