Des trous noirs actifs pourraient stimuler la formation d’étoiles

Une étude publiée le 15 septembre dans The Astrophysical Journal a révélé que les trous noirs supermassifs en phase d'alimentation active pourraient contribuer à la formation d'étoiles dans leurs galaxies hôtes plutôt que de l'inhiber, remettant en question une théorie largement répandue sur l'évolution des galaxies.

Des chercheurs dirigés par Peixin Zhu, doctorant au Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, ont étudié neuf galaxies proches à l'aide de l'instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) installé sur le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral. Dans chacune des neuf galaxies, l'équipe a identifié des anneaux de formation stellaire situés entre 0,8 et 6 kiloparsecs du centre galactique, ainsi que des régions de gaz ionisé en forme de cône et des ondes de choc rapides générées lorsque les flux d'énergie éjectés par le trou noir entrent en collision avec le gaz environnantphys+1.

Un schéma récurrent

L'étude a utilisé une nouvelle technique de diagnostic tridimensionnel pour distinguer trois phénomènes distincts : la formation d'étoiles, le rayonnement du trou noir actif et l'excitation par ondes de choc. Une observation constante est ressortie de l'ensemble de l'échantillon.

"Le phénomène le plus intéressant concernant les ondes de choc est qu'elles se propagent toujours perpendiculairement à la direction des flux injectés par le trou noir", a expliqué Zhu. "C'est très courant, et nous l'observons systématiquement dans les neuf galaxies".phys

L'interprétation de l'équipe a été confirmée indépendamment par des observations du télescope à rayons X Chandra de la NASA.starlust+1

"Nous constatons que les trous noirs ne se contentent pas de consommer de la matière au centre des galaxies, ils remodèlent activement leur environnement", a déclaré Lisa Kewley, astrophysicienne et directrice du Center for Astrophysics, qui a supervisé les travaux de Zhu. "Ces travaux nous aident à comprendre un cycle de rétroaction complexe qui joue un rôle crucial dans l'évolution des galaxies".cfa.harvard

Repenser la rétroaction des noyaux actifs de galaxies (AGN)

La théorie dominante sur la rétroaction des AGN soutient que l'énergie libérée par les trous noirs supermassifs en accrétion chauffe ou expulse le gaz de la galaxie environnante, stoppant ainsi la formation d'étoiles. Une étude distincte publiée en mars a révélé que les quasars peuvent supprimer la formation d'étoiles dans des galaxies voisines situées à des millions d'années-lumière. Cependant, ces nouvelles découvertes suggèrent une relation plus nuancée, où l'activité du trou noir génère simultanément des flux sortants tout en favorisant les conditions nécessaires à la naissance de nouvelles étoiles.sciencedaily

"Une fois que nous avons pu les observer en détail, nous avons vu qu'ils ne font pas qu'accréter de la matière, ils en éjectent aussi", a précisé Zhu. "L'injection et l'accrétion sont liées".phys

Les résultats, fondés sur des modèles théoriques développés par Zhu avec Kewley et Ralph Sutherland de l'Université nationale australienne, démontrent que les trous noirs en croissance active sont engagés dans un cycle complexe d'accrétion, d'éjection et d'interaction avec leurs galaxies hôtes, un processus que les méthodes standard ne permettent pas toujours de saisir pleinement.arxiv+1