Collaboration EHT
Il n’est probablement pas réaliste d’appeler un trou noir supermassif « silencieux ». Mais, en ce qui concerne ces choses, celle au centre de notre galaxie est plutôt calme. Oui, il émet suffisamment d’énergie pour que nous puissions l’imaginer, et il devient parfois un peu plus actif lorsqu’il déchire quelque chose à proximité en lambeaux. Mais les trous noirs supermassifs dans d’autres galaxies alimentent certains des phénomènes les plus brillants de l’Univers. L’objet au centre de la Voie Lactée, Sgr A*, n’est rien comme ceux-là; au lieu de cela, les gens sont enthousiasmés par la simple perspective qu’il puisse se réveiller de son sommeil apparent.
Il est possible qu’il ait été plus actif dans le passé, mais toute lumière d’événements antérieurs a balayé la Terre avant que nous ayons des observatoires pour la voir. Maintenant, cependant, les scientifiques suggèrent qu’ils ont vu des échos de lumière qui pourraient être associés à un Sgr A* explosion qui a eu lieu il y a environ 200 ans.
À la recherche d’échos
Les échos audibles sont simplement le produit d’ondes sonores réfléchies sur une surface. La lumière se déplace également sous forme d’onde et peut se refléter sur les objets. Ainsi, l’idée de base des échos de lumière est une extrapolation assez simple de ces idées. Ils peuvent sembler contre-intuitifs car, contrairement aux échos sonores, nous ne ressentons jamais d’échos lumineux dans la vie normale – la lumière voyage si vite que tous les échos du monde qui nous entoure arrivent en même temps que la lumière elle-même. Tout devient indiscernable.
Ce n’est pas le cas à des distances astronomiques. Ici, la lumière peut mettre des décennies à parcourir les distances entre une source et un objet réfléchissant, nous permettant ainsi d’entrevoir le passé. Le défi est que, dans de nombreux cas, les objets qui pourraient refléter la lumière d’ailleurs produisent souvent leur propre lumière. Nous avons donc besoin d’un moyen de distinguer la lumière réfléchie des autres sources.
Sgr A* est entouré d’un certain nombre de nuages de matière qui émettent de la lumière et sont une source potentielle de réflexions. Mais les deux sources doivent être différentes dans leur polarisation. Et il se trouve que nous avons un instrument en orbite, le Imaging X-ray Polarimetry Explorer, qui est capable (comme son nom l’indique) de déterminer la polarisation des photons X. Les chercheurs ont combiné cela avec des images prises par l’observatoire à rayons X Chandra, qui a fourni des images haute résolution de tout le matériau incandescent à proximité du noyau de notre galaxie.
Les données résultantes étaient un mélange de sources constantes – le fond de rayons X, plus les émissions des nuages de matériau eux-mêmes – plus les réflexions de toute lumière produite par le Sgr A à proximité*, qui peut varier dans le temps. Ainsi, les astronomes ont construit un modèle qui a tout pris en compte, y compris les observations multiples au fil du temps et les informations de polarisation.
Au bon endroit au bon moment
Le résultat net du modèle est un angle de polarisation cohérent avec l’une des sources de rayons X réfléchie par une source à Sgr A*. (Vous vous attendez à ce que Sgr A* pour produire un angle de -42 degrés, alors que le modèle demande que la source soit comprise entre -37 et -59 degrés.) Il a également fourni des informations sur le moment de l’éruption réfléchie, indiquant qu’il était cohérent avec un événement qui s’est passé il y a 30 ou 200 ans.
Mais, comme le soulignent utilement les chercheurs, nous avions des observatoires qui auraient repéré quelque chose si cela s’était produit il y a 30 ans. Ainsi, ils favorisent fortement 200 ans comme moment probable.
L’éruption était probablement courte, en termes astronomiques. Sur la base des limites de la quantité de matière susceptible de s’écouler dans Sgr A*, les chercheurs calculent qu’un événement de faible luminosité pourrait potentiellement produire ces échos lumineux dans un délai d’un à deux ans. Si le matériau entrant était proche de la quantité maximale, alors Sgr A* pourrait produire suffisamment d’énergie en quelques heures seulement.
Ce type de comportement est cohérent avec la façon dont les trous noirs semblent fonctionner. Leur luminosité – techniquement la luminosité entraînée par l’énergie qu’ils transmettent au matériau immédiatement proche – dépend en grande partie de la quantité de matériau qu’ils ingèrent à ce moment-là. Si le trou noir de la Voie lactée est actuellement calme, c’est simplement parce qu’il n’y a rien à manger en ce moment. Mais il n’y a aucune raison de penser que cela a toujours été le cas.
Nature, 2023. DOI : 10.1038/s41586-023-06064-x (À propos des DOI).