Martijn Oei (Caltech) / Dylan Nelson (Collaboration IllustrisTNG).
Les trous noirs supermassifs qui se trouvent au centre des galaxies ne sont pas seulement décoratifs. Le rayonnement intense qu’ils émettent lorsqu’ils se nourrissent contribue à chasser le gaz et la poussière qui, autrement, formeraient des étoiles, ce qui limite la croissance de la galaxie. Mais leur influence peut s’étendre au-delà de la galaxie qu’ils habitent. De nombreux trous noirs produisent des jets et, dans le cas des versions supermassives, ces jets peuvent éjecter entièrement de la matière hors de la galaxie.
Les chercheurs ont désormais une idée plus précise de la portée de leur influence au-delà de la galaxie. Une nouvelle étude décrit les plus grands jets jamais observés, s’étendant sur une distance totale de 23 millions d’années-lumière (sept mégaparsecs). À ces distances, les jets pourraient facilement envoyer de la matière dans d’autres galaxies et à travers le réseau cosmique de matière noire qui structure l’Univers.
Jets extrêmes
Les jets se forment dans l’environnement complexe qui se trouve à proximité d’un trou noir. L’échauffement intense de la matière qui tombe l’ionise et la réchauffe, créant ainsi des champs électromagnétiques qui agissent comme un accélérateur naturel de particules. Cela crée des jets de particules qui se déplacent à une fraction substantielle de la vitesse de la lumière. Ceux-ci finissent par s’écraser sur la matière voisine, créant des ondes de choc qui la réchauffent et l’accélèrent également. Au fil du temps, cela conduit à des écoulements coordonnés de matière à grande échelle, l’échelle du jet étant proportionnelle à une combinaison de la taille du trou noir et de la quantité de matière dont il se nourrit.
En règle générale, les trous noirs forment un jet à chacun de leurs pôles, ce qui produit des flux jumelés se déplaçant dans des directions opposées. Nous en avons vu de nombreux exemples à différentes échelles, depuis les trous noirs de masse stellaire jusqu’aux trous noirs supermassifs, qui peuvent former des quasars, les objets les plus brillants de l’Univers.
La découverte de ce nouveau jet est le résultat d’une recherche organisée de jets de grande taille, effectuée à l’aide d’ondes radio dans un observatoire appelé LOFAR (low-frequency array) qui couvre des parties du ciel de l’hémisphère nord. Les données obtenues avec ce télescope ont été analysées par une combinaison d’apprentissage automatique et de scientifiques citoyens volontaires. Ce programme a identifié plus de 11 000 jets qui couvrent des distances de l’ordre du mégaparsec (chaque parsec représente un peu plus de 3 années-lumière). L’article publié mercredi décrit le plus grand d’entre eux, qui a été nommé Porphyrion, d’après un géant de la mythologie grecque.
Les premières observations de suivi ont consisté à trouver la galaxie qui l’a produit. Deux objets se trouvaient à peu près au bon endroit, mais l’un d’eux avait des lobes qui s’étendaient le long de l’axe des jets, ce qui indiquait qu’il s’agissait de la source la plus probable. La galaxie est environ 10 fois plus massive que la Voie lactée, et la spectroscopie indique que nous la regardons telle qu’elle existait environ 6 milliards d’années après le Big Bang, soit un peu plus de la moitié de l’histoire de nos jours.