Des tirets mystérieux révélés au centre de la Voie lactée : des centaines de filaments horizontaux pointent vers notre trou noir supermassif central

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Une équipe internationale d’astrophysiciens a découvert quelque chose de totalement nouveau, caché au centre de la galaxie de la Voie lactée.

Au début des années 1980, Farhad Yusef-Zadeh de l’Université Northwestern a découvert de gigantesques filaments unidimensionnels suspendus verticalement près de Sagittarius A*, le trou noir supermassif central de notre galaxie. Maintenant, Yusef-Zadeh et ses collaborateurs ont découvert une nouvelle population de filaments – mais ces fils sont beaucoup plus courts et s’étendent horizontalement ou radialement, s’étalant comme des rayons sur une roue du trou noir.

Bien que les deux populations de filaments partagent plusieurs similitudes, Yusef-Zadeh suppose qu’elles ont des origines différentes. Alors que les filaments verticaux balayent la galaxie, culminant à 150 années-lumière de haut, les filaments horizontaux ressemblent davantage aux points et tirets du code Morse, ponctuant un seul côté du Sagittaire A*.

L’étude sera publiée vendredi 2 juin dans Les lettres du journal astrophysique.

« Ce fut une surprise de trouver soudainement une nouvelle population de structures qui semblent pointer dans la direction du trou noir », a déclaré Yusef-Zadeh. « J’étais en fait stupéfait quand je les ai vus. Nous avons dû faire beaucoup de travail pour établir que nous ne nous trompions pas. Et nous avons constaté que ces filaments ne sont pas aléatoires mais semblent être liés à la sortie de notre trou noir. En les étudiant, nous pourrions en savoir plus sur le spin du trou noir et l’orientation du disque d’accrétion. C’est satisfaisant quand on trouve de l’ordre au milieu d’un champ chaotique du noyau de notre galaxie.

Expert en radioastronomie, Yusef-Zadeh est professeur de physique et d’astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et membre du CIERA.

Des décennies de fabrication

La nouvelle découverte peut surprendre, mais Yusef-Zadeh n’est pas étranger à la découverte de mystères au centre de notre galaxie, située à 25 000 années-lumière de la Terre. La dernière étude s’appuie sur quatre décennies de ses recherches. Après avoir découvert les filaments verticaux pour la première fois en 1984 avec Mark Morris et Don Chance, Yusef-Zadeh avec Ian Heywood et leurs collaborateurs ont découvert plus tard deux gigantesques bulles émettrices de radio près de Sagittarius A*. Puis, dans une série de publications en 2022, Yusef-Zadeh (en collaboration avec Heywood, Richard Arent et Mark Wardle) a révélé près de 1 000 filaments verticaux, qui apparaissaient par paires et en grappes, souvent empilés à égale distance ou côte à côte comme des cordes sur un harpe.

Yusef-Zadeh attribue le flot de nouvelles découvertes à la technologie de radioastronomie améliorée, en particulier au télescope MeerKAT de l’Observatoire de radioastronomie sud-africain (SARAO). Pour localiser les filaments, l’équipe de Yusef-Zadeh a utilisé une technique pour supprimer le fond et lisser le bruit des images MeerKAT afin d’isoler les filaments des structures environnantes.

« Les nouvelles observations de MeerKAT ont changé la donne », a-t-il déclaré. « L’avancement de la technologie et le temps d’observation dédié nous ont donné de nouvelles informations. C’est vraiment une prouesse technique de la part des radioastronomes. »

Horizontal vs vertical

Après avoir étudié les filaments verticaux pendant des décennies, Yusef-Zadeh a été choqué de découvrir leurs homologues horizontaux, qu’il estime avoir environ 6 millions d’années. « Nous avons toujours pensé aux filaments verticaux et à leur origine », a-t-il déclaré. « J’ai l’habitude qu’ils soient verticaux. Je n’ai jamais pensé qu’il pourrait y en avoir d’autres le long de l’avion. »

Alors que les deux populations comprennent des filaments unidimensionnels qui peuvent être visualisés avec des ondes radio et semblent être liés à des activités au centre galactique, les similitudes s’arrêtent là.

Les filaments verticaux sont perpendiculaires au plan galactique ; les filaments horizontaux sont parallèles au plan mais pointent radialement vers le centre de la galaxie où se trouve le trou noir. Les filaments verticaux sont magnétiques et relativistes ; les filaments horizontaux semblent émettre un rayonnement thermique. Les filaments verticaux englobent des particules se déplaçant à des vitesses proches de la vitesse de la lumière ; les filaments horizontaux semblent accélérer la matière thermique dans un nuage moléculaire. Il y a plusieurs centaines de filaments verticaux et seulement quelques centaines de filaments horizontaux. Et les filaments verticaux, qui mesurent jusqu’à 150 années-lumière de haut, dépassent de loin la taille des filaments horizontaux, qui mesurent seulement 5 à 10 années-lumière de longueur. Les filaments verticaux ornent également l’espace autour du noyau de la galaxie ; les filaments horizontaux semblent s’étendre d’un seul côté, pointant vers le trou noir.

« L’une des implications les plus importantes de l’écoulement radial que nous avons détecté est l’orientation du disque d’accrétion et l’écoulement par jet du Sagittaire A* le long du plan galactique », a déclaré Yusef-Zadeh.

« Notre travail n’est jamais terminé »

La nouvelle découverte est remplie d’inconnues et le travail de Yusef-Zadeh pour percer ses mystères vient de commencer. Pour l’instant, il ne peut envisager qu’une explication plausible sur les mécanismes et les origines de la nouvelle population.

« Nous pensons qu’ils doivent provenir d’une sorte de sortie d’une activité qui s’est produite il y a quelques millions d’années », a déclaré Yusef-Zadeh. « Cela semble être le résultat d’une interaction de ce matériau sortant avec des objets à proximité. Notre travail n’est jamais terminé. Nous devons toujours faire de nouvelles observations et continuellement remettre en question nos idées et resserrer notre analyse. »

L’étude, « La population des filaments du centre galactique : la distribution des angles de position révèle un écoulement collimaté à l’échelle des degrés de Sgr A* le long du plan galactique », a été soutenue par la NASA (numéro de prix 80GSFC21M0002). Le SARAO est une installation de la Fondation nationale de la recherche, une agence du ministère de la Science et de l’Innovation.

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