Au cours des années 1960, les scientifiques ont découvert une énorme source radio (connue sous le nom de Sagittaire A *) au centre de la Voie lactée, qui s'est révélée plus tard être un trou noir supermassif (SMBH). Depuis lors, ils ont appris que ces SMBH résident au centre de la plupart des galaxies massives. La présence de ces trous noirs est également ce qui permet aux centres de ces galaxies d'avoir une luminosité supérieure à la normale - aka. Noyaux galactiques actifs (AGN).
Au cours des dernières années, les astronomes ont également observé des écoulements moléculaires rapides émanant des AGN, ce qui les a laissés perplexes. D'une part, c'était un mystère de savoir comment des particules pouvaient survivre à la chaleur et à l'énergie de l'écoulement d'un trou noir. Mais selon une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de la Northwestern University, ces molécules sont en fait nées dans les vents eux-mêmes. Cette théorie peut aider à expliquer comment les étoiles se forment dans des environnements extrêmes.
L'étude a récemment paru dans Les avis mensuels de la Royal Astronomical Society sous le titre "L'origine des écoulements moléculaires rapides dans les quasars: formation de molécules dans les vents galactiques entraînés par l'AGN." L'étude a été menée par Alexander J Richings et professeur adjoint Claude-André Faucher-Giguère du Centre de recherche et d'exploration interdisciplinaire en astrophysique de l'Université Northwestern (CIERA).
Dans le cadre de leur étude, Richings a développé le tout premier code informatique capable de modéliser les processus chimiques détaillés dans le gaz interstellaire qui sont accélérés par un rayonnement SMBH croissant. Pendant ce temps, Claude-André Faucher-Giguère a apporté son expertise, ayant passé sa carrière à étudier la formation et l'évolution des galaxies. Comme Richings l'a expliqué dans un communiqué de presse du Nord-Ouest:
«Lorsqu'un vent de trou noir balaie le gaz de sa galaxie hôte, le gaz est chauffé à des températures élevées, qui détruisent toutes les molécules existantes. En modélisant la chimie moléculaire dans des simulations informatiques des vents des trous noirs, nous avons constaté que ce gaz balayé peut ensuite se refroidir et former de nouvelles molécules. »
L’existence de débits énergétiques des SMBH a été confirmée pour la première fois en 2015, lorsque les chercheurs ont utilisé les Observatoire spatial Herschel et des données japonaises / américaines Satellite Suzaku pour observer l'AGN d'une galaxie appelée IRAS F11119 + 3257. Ces écoulements, ont-ils déterminé, sont responsables du drainage des galaxies de leur gaz interstellaire, ce qui a un effet saisissant sur la formation de nouvelles étoiles et peut conduire à des galaxies elliptiques «rouges et mortes».
Cela a été suivi en 2017 par des observations qui ont indiqué que de nouvelles étoiles se déplaçant rapidement se sont formées dans ces flux, ce que les astronomes pensaient auparavant impossible en raison des conditions extrêmes présentes en leur sein. En théorisant que ces particules sont en fait le produit de vents de trous noirs, Richings et Faucher-Giguère ont réussi à répondre aux questions soulevées par ces observations précédentes.
Essentiellement, leur théorie permet d'expliquer les prédictions faites dans le passé, qui semblaient contradictoires à première vue. D'une part, il confirme la prédiction selon laquelle les vents des trous noirs détruisent les molécules avec lesquelles ils entrent en collision. Cependant, il prédit également que de nouvelles molécules se forment au sein de ces vents - y compris l'hydrogène, le monoxyde de carbone et l'eau - qui peuvent donner naissance à de nouvelles étoiles. Comme l'explique Faucher-Giguère:
«C'est la première fois que le processus de formation de molécules est simulé en détail, et à notre avis, c'est une explication très convaincante pour l'observation que les molécules sont omniprésentes dans les vents supermassifs du trou noir, qui a été l'un des principaux problèmes sur le terrain.
Richings et Faucher-Giguère attendent avec impatience le jour où leur théorie pourra être confirmée par des missions de prochaine génération. Ils prédisent que les nouvelles molécules formées par les écoulements de trous noirs seraient plus brillantes dans la longueur d'onde infrarouge que les molécules préexistantes. Donc, quand le Télescope spatial James Webb prend de l'espace au printemps 2019, il pourra cartographier ces sorties en détail à l'aide de ses instruments IR avancés.
L'une des choses les plus excitantes de l'ère actuelle de l'astronomie est la façon dont les nouvelles découvertes éclairent des mystères vieux de plusieurs décennies. Mais lorsque ces découvertes conduisent à des théories qui offrent une symétrie à ce que l'on croyait autrefois être des preuves incongrues, c'est à ce moment-là que les choses deviennent particulièrement excitantes. Fondamentalement, cela nous fait savoir que nous nous rapprochons d'une meilleure compréhension de notre Univers!
