Le télescope spatial James Webb (JWST) a capturé l’image la plus claire à ce jour de l’environnement entourant un trou noir supermassif, offrant ainsi une nouvelle compréhension clé de la façon dont ces moteurs cosmiques se développent. Les observations, concentrées sur la galaxie Circinus située à 14 millions d’années-lumière, révèlent que la lueur infrarouge intense précédemment attribuée à de puissants flux sortants provient en réalité d’un disque dense de gaz et de poussière en spirale dans le trou noir. Cette découverte remet en question les hypothèses de longue date sur le fonctionnement des trous noirs actifs et leur rôle dans l’évolution des galaxies.
Dévoilement du fonctionnement interne du trou noir
Pendant des décennies, les astronomes ont cru qu’une grande partie du rayonnement infrarouge à proximité des trous noirs actifs provenait de matériaux violemment éjectés vers l’extérieur. Cependant, l’imagerie infrarouge haute résolution du JWST a maintenant montré que la source dominante de cette énergie est un disque aplati de poussière et de gaz chauds alimentant directement le trou noir. Ce disque, appelé tore, représente environ 87 % de l’émission infrarouge observée.
L’équipe, dirigée par Enrique Lopez-Rodriguez de l’Université de Caroline du Sud, a utilisé un mode spécialisé à contraste élevé sur JWST, doublant ainsi le pouvoir de résolution du télescope de 6,5 à 13 mètres. Cela leur a permis d’isoler et de cartographier les structures au centre de la galaxie qui étaient auparavant cachées par la poussière environnante. Le résultat : une vue détaillée du disque d’accrétion du trou noir, agissant comme le principal réservoir de matière aspirée vers l’intérieur.
Défier les anciens modèles
Les télescopes précédents n’avaient pas la résolution nécessaire pour distinguer la lumière émise par le disque d’accrétion, le tore poussiéreux et les écoulements, les mélangeant en une seule source non résolue. La capacité de JWST à séparer ces composants est transformatrice. Seulement environ 1 % de l’émission infrarouge provient d’un faible écoulement, ce qui indique que les écoulements des trous noirs jouent un rôle mineur dans le budget énergétique global par rapport au matériau entrant. Les 12 % restants proviennent de poussières plus éloignées, chauffées par le rayonnement du trou noir.
Implications pour l’évolution de la galaxie
Comprendre la croissance des trous noirs est fondamental pour comprendre comment évoluent les galaxies. Lorsque les trous noirs se nourrissent, ils peuvent libérer une énergie considérable, qui supprime ou stimule la formation d’étoiles et façonne la structure globale de la galaxie. En séparant clairement le matériau tombant vers l’intérieur de la poussière poussée vers l’extérieur, ces nouvelles observations fournissent un aperçu critique de ce processus.
“Nous avons besoin d’un échantillon statistique de trous noirs, peut-être une douzaine ou deux douzaines, pour comprendre le lien entre la masse de leurs disques d’accrétion et leurs sorties et leur puissance”, a expliqué Lopez-Rodriguez.
L’équipe de recherche prévoit d’appliquer cette technique à d’autres trous noirs proches, dans le but de dresser un tableau complet de la façon dont ces géants cosmiques se développent et influencent leurs galaxies hôtes. On pense que le tore poussiéreux observé dans Circinus est commun parmi les trous noirs actifs, ce qui en fait une étape essentielle vers la découverte des mystères de l’évolution des galaxies.
