Le télescope Webb nous permet de savoir ce que contient le trou noir au centre de la Voie lactée.© NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Il y a trois ans, nous avons vu pour la première fois le trou noir supermassif qui habite le centre de notre galaxie. Aujourd'hui, le télescope spatial James Webb nous a ouvert une fenêtre pour étudier son environnement. Et il s'est avéré que c'était un spectacle de lumières chaotique qui ne s'arrête jamais.
Au centre de la Voie lactée se trouve un trou noir géant appelé Sagittaire A*. Les astronomes ont réussi à démêler la dynamique extrême de son disque d'accrétion, la spirale de gaz et de poussière qui tourne autour de lui. Pour ce faire, ils l'ont observé pendant 48 heures (réparties sur plusieurs périodes de 2023 et 2024) à l'aide de l'instrument NIRCam du télescope Webb.
Une boule disco
Les observations ont révélé que Sagittaire A* émet un jeu continu de lumières et d'éclairs caractérisé par un scintillement constant entrecoupé d'une série d'éruptions intenses.
Ces émissions ont une composante faible et continue, probablement due aux turbulences internes du disque, et une composante brillante et de courte durée, des éruptions associées à la reconnexion magnétique, dans laquelle les champs magnétiques entrent en collision et libèrent d'énormes quantités d'énergie. Les fluctuations peuvent se produire en quelques secondes ou prendre la forme de changements qui s'étendent sur des jours, des semaines et des mois.
L'étude de ces émissions variables, publiée dans The Astrophysical Journal Letters, suggère que les fluctuations s'intensifient à plus grande échelle. Selon les chercheurs, les petites perturbations internes du disque, associées aux fluctuations de la densité et du champ magnétique, génèrent les faibles éclairs, tandis que les grandes éruptions sont liées à des événements ponctuels de reconnexion magnétique, comparables aux éruptions solaires, mais à des niveaux d'énergie beaucoup plus élevés.
"Dans nos données, nous observons une luminosité en constante évolution", explique Farhad Yusef-Zadeh, auteur principal de l'étude. "Soudain, boum, une grande explosion de luminosité apparaît soudainement, puis se calme, sans suivre de schéma fixe", ajoute-t-il. Cette nature apparemment aléatoire montre que le disque d'accrétion se régénère constamment, provoquant entre cinq et six grandes éruptions par jour, en plus de multiples éclats intermittents.
L'un des avantages de l'instrument NIRCam du télescope Webb est sa capacité à observer deux longueurs d'onde infrarouges simultanément (2,1 et 4,8 micromètres). Cela a permis aux chercheurs de comparer l'évolution de la luminosité des éruptions avec chaque longueur d'onde.
Étonnamment, ils ont découvert que les événements observés à la longueur d'onde la plus courte changeaient de luminosité un peu plus tôt que les événements à la plus longue. "C'est la première fois que nous voyons un retard dans les mesures de ces longueurs d'onde", a déclaré Yusef-Zadeh. "Nous avons remarqué que la longueur d'onde la plus longue est retardée de trois à 40 secondes". Cette découverte est un indice clé du fait que les particules énergétiques perdent de l'énergie en se refroidissant, un processus appelé refroidissement synchrotron.
Les chercheurs prévoient maintenant d'effectuer une observation continue allant jusqu'à 24 heures de Sagittaire A* à l'aide du télescope Webb, ce qui les aidera à déterminer si les éruptions suivent des schémas répétitifs ou si elles sont vraiment aléatoires.
Chaque éclair et chaque scintillement du disque d'accrétion du trou noir supermassif nous offre une compréhension plus approfondie de la physique à l'horizon des événements, l'un des environnements les plus extrêmes de l'univers. En d'autres termes, cela nous aide à découvrir comment l'espace-temps et la matière se comportent sous l'influence d'une gravité écrasante.
Article écrit en collaboration avec nos collègues de Xataka.
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