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Des astronomes ont observé un nouveau phénomène : la pluie cosmique

Elle ressemble énormément à de la pluie traditionnelle, sauf qu’elle apparait à la proximité des trous noirs et qu’elle s’étend à l’échelle de plusieurs années-lumière.
Image: NRAO/AUI/NSF; Dana Berry / SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Des astronomes de l'observatoire du Grand réseau d'antennes millimétrique de l'Atacama (ALMA) ont identifié un tout nouveau phénomène dans la météo cosmique : la pluie de trous noirs. Leurs observations, publiées mercredi dans la revue Nature, offrent la preuve directe de l'existence de nuages de condensation froid et denses autour d'un trou noir supermassif. Ces nuages « nourrissent » le trou noir formant un disque d'accrétion. Cet événement avait déjà été théorisé par les astronomes, mais l'avait jamais observé jusqu'à présent.

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L'astronomie et l'astrophysique ne sont pas friandes des métaphores ; pourtant, dans le cas présent, « pluie de trou noir » est une description littérale du phénomène à l'œuvre. Les précipitations que nous connaissons sur Terre se produisent lorsque l'air humide se refroidit et se condense. Or, quelque chose de semblable se produit parmi les amas de galaxies amalgamés avec des nuages de plasma chaud et ionisé : les gaz refroidissent et « tombent » vers le trou noir après condensation.

La cible des observation de l'équipe de l'ALMA était un amas brillant de 50 galaxies appelé Abell 2597. Au centre de l'amas se trouve une énorme galaxie en spirale, Abell 2597. Elle dispose d'un trou noir en son centre possédant près de 300 millions de fois la masse de notre Soleil. Les trous noirs situés au centre des grandes galaxies se nourrissent de la brume de plasma ionisé chaud précipitée par accrétion, ce phénomène au cours duquel un trou noir accumule les gaz de son environnement dans un grand disque plat avant de le dévorer.

« Les trous noirs supermassifs au centre des galaxies peuvent se développer par l'accrétion de gaz, libérant une énergie qui pourrait réguler la formation des étoiles à l'échelle de galaxies entières, » explique l'article. « La nature des réservoirs de carburant gazeux qui alimente le trou noir est largement déterminée par les observations ; ainsi on les simplifie en les décrivant comme des flux lisses, sphériques de gaz très chaud. »

Image: NRAO/AUI/NSF; Dana Berry / SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Une théorie et des simulations récentes ont cependant évoqué une autre éventualité : dans certains cas, l'accrétion des trous noirs pourrait être dominée par des massifs de gaz moléculaires froids répartis de façon aléatoire, et non par le traditionnel plasma chaud. Cette théorie est maintenant appuyée par des données observationnelles.

Les astronomes ont en effet trouvé trois gros massifs de gaz froid tombant vers le trou noir Abell 2597, à quelque 300 kilomètres par seconde. Chacun de ces nuages, qui apparait comme une ombre de couleur sombre devant l'arrière-plan lumineux du disque d'accrétion, pourrait être aussi massif qu'un million de soleils, et mesurer jusqu'à 10 années-lumière de large. Ces trois nuages pourraient même faire partie d'un ensemble plus imposant, et constituer la partie visible d'une tempête de pluie cosmique couvrant actuellement Abell 2597. À l'heure actuelle, ils sont à environ 300 années-lumière du trou noir lui-même. Si l'on file la métaphore de la pluie, proportionnellement, cela correspond aux quelques millisecondes de suspens avant que des gouttes d'eau ne tombent dans une flaque.

Ceci n'est que la première observation du phénomène de « pluie » cosmique, et en cela, elle est très limitée. Les astronomes suggèrent néanmoins que cela pourrait être un phénomène assez commun. Ils devront donc traquer la pluie des trous noirs dans d'autres galaxies, une tâche ardue qui demandera de mettre à contribution le formidable observatoire ALMA.