L'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) de la National Science Foundation et les institutions partenaires ont récemment annoncé que les astronomes avaient clairement capturé pour la première fois dans des données d'observation le vent cosmique à haute température émis par le trou noir supermassif Sagittarius A* (Sgr A*) au centre de la Voie lactée, fournissant une preuve directe d'un demi-siècle d'inférence théorique.

Selon la théorie astrophysique, lorsqu'un trou noir avale la matière gazeuse environnante, en plus d'être aspirée en partie dans l'horizon des événements, une partie de la matière devrait également être projetée vers l'extérieur sous forme de jets ou de vents. Cependant, ce « vent » du trou noir au centre de la Voie lactée n’a pas été clairement observé.

Cette recherche s’appuie sur le télescope Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili. Sur la base de plusieurs années d'observations, l'équipe de recherche scientifique a dressé jusqu'à présent la carte de répartition des gaz froids la plus détaillée autour de Sagittarius A* et a trouvé des traces directes laissées par la « respiration » du trou noir.

Les chercheurs observent depuis longtemps le rayonnement des molécules de monoxyde de carbone dans la bande d’ondes de 1,3 millimètre dans une plage d’environ 1 parsec (environ 3 années-lumière) du Sagittaire A*. Ce type de molécules est un traceur typique des gaz moléculaires froids et aide à décrire la structure spatiale du gaz froid à proximité du trou noir.

Étant donné que l’intensité du rayonnement radio du Sagittaire A* lui-même est élevée et change rapidement avec le temps, l’équipe a d’abord soigneusement modélisé et soustrait les signaux radio brillants du trou noir lui-même pour éliminer autant que possible les interférences « d’éblouissement ».

Après avoir "soustrait" le fort rayonnement du trou noir, les chercheurs ont pu distinguer la structure extrêmement faible et complexe du gaz froid dans les environs et ont accidentellement découvert une énorme cavité en forme de cône - qui apparaissait comme une zone manquante évidente sur la carte de répartition des gaz froids, et sa forme géométrique pointait directement vers Sagittaire A*.

Afin de confirmer les propriétés physiques de cette structure, l'équipe de recherche scientifique a également comparé les données de l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA et a découvert que la même zone spatiale est remplie de rayons X émis par des gaz à haute température.

Cela montre que cette cavité en forme de cône ne manque pas simplement de matière, mais qu'elle est remplie par le vent à haute température entraîné par le trou noir ; ce vent soit « balaie » le gaz froid originel, soit le chauffe à haute température pour qu'il n'apparaisse plus sous forme de gaz froid.

Les recherches montrent que la carte de répartition des gaz froids établie sur la base des données ALMA est environ 100 fois plus sensible que les précédentes observations similaires de monoxyde de carbone, et que sa résolution spatiale est environ 80 fois supérieure. C’est devenu à ce jour l’observation la plus claire et la plus sensible de gaz froid dans la gamme 1 parsec près de Sagittarius A*.

Sur cette base, les scientifiques ont non seulement clairement identifié pour la première fois la structure d'écoulement entraînée par un trou noir au centre de la Voie lactée, mais ont également résolu le problème du « vent manquant » qui tourmente ce domaine depuis des décennies, prouvant que le trou noir au centre de notre Voie lactée interagit également violemment avec l'environnement sous forme de vent.

L'équipe de recherche scientifique estime que ce vent à haute température soufflé par Sagittaire A* dure depuis au moins 20 000 ans, ce qui montre que le trou noir libère de l'énergie et de l'élan vers l'extérieur de manière stable et à long terme.

Cependant, comparé aux énormes jets brillants visibles au centre de certaines autres galaxies, ce vent au centre de la Voie lactée est relativement « doux » et ne forme pas une structure de jet extrêmement violente. Au lieu de cela, cela modifie l’environnement écologique gazeux au centre de la Voie lactée d’une manière plus « discrète ».

Les scientifiques ont souligné que cette découverte contribue à approfondir la compréhension des processus « d'alimentation » et de « rétroaction » des trous noirs supermassifs : d'une part, les trous noirs accumulent le gaz environnant pour obtenir de l'énergie, et d'autre part, l'énergie et la matière sont réinjectées au centre de la galaxie par le biais de sorties ou de jets, affectant ainsi des processus macroscopiques tels que la formation d'étoiles et la circulation des gaz.

En tant que galaxie natale de l'humanité, le rythme de « respiration » de la Voie lactée et la configuration de son trou noir central sont d'une grande importance pour la compréhension de l'évolution globale de la galaxie. Cette observation fournit l’un des échantillons empiriques les plus clairs à ce jour.

En tant qu'équipement clé pour cette réalisation, ALMA est une installation astronomique internationale à grande échelle construite et exploitée par l'Observatoire européen austral, la National Science Foundation des États-Unis et l'Institut national des sciences naturelles du Japon en coopération avec la République du Chili. Il vise à observer la structure des gaz et des poussières dans l’univers froid à l’aide de bandes d’ondes millimétriques et submillimétriques.

L'Observatoire national de radioastronomie est responsable de la construction et de l'exploitation d'ALMA pour le compte de l'Amérique du Nord. Il s'agit d'une importante plate-forme d'observation de radioastronomie relevant de la National Science Foundation et qui fournit des installations d'observation ouvertes et avancées à la communauté astronomique mondiale.

Selon les agences compétentes, la première preuve claire de la « respiration » du Sagittaire A* comble non seulement un fossé entre la théorie et l'observation, mais ouvre également une nouvelle fenêtre pour une future exploration conjointe du centre de la Voie lactée à l'aide de multi-bandes et d'équipements multiples.

À mesure que les références à plus long terme et les observations de plus grande précision continuent de s’accumuler, les chercheurs devraient mieux caractériser l’histoire de l’évolution de ce vent cosmique et évaluer son profond impact sur la répartition des activités de formation de gaz et d’étoiles au centre de la Voie lactée.