Des trous noirs supermassifs de plusieurs centaines de millions de masses solaires résident au centre de la plupart des galaxies massives. Gaz et poussières chutent vers le trou noir en formant généralement un disque, en rotation autour de celui-ci. Cette chute s’accompagne de la libération d’une quantité prodigieuse de rayonnement, principalement ultraviolet et X. Cette émission est parfois si forte qu’elle arrive à repousser une partie de la matière loin du trou noir, sous la forme de vents pouvant atteindre des vitesses de plusieurs centaines de km/s.
Mais, l’environnement des trous noirs supermassifs demeure mal connu à ce jour : quelle matière constitue les abords d’un tel trou noir ?, où et comment se créent les flots de matière observés à proximité ? En conjuguant la puissance de cinq grands télescopes, une équipe internationale est parvenue à observer, cartographier et caractériser, avec une précision jusqu’à présent inégalée, l’environnement de l’un des plus brillants trous noirs supermassifs connus, situé au cœur de la galaxie lointaine Markarian 509.
Ce trou noir supermassif, d’une masse de 300 millions de fois celle du Soleil, est entouré d’un disque de gaz rayonnant dans l’ultraviolet. Le gaz très chaud (de quelques millions de degrés) forme une couronne qui graviterait au-dessus du disque. Cette couronne absorberait le rayonnement ultraviolet pour le réémettre à plus haute énergie, dans le domaine des rayons X de faible énergie (rayonnement cependant plusieurs centaines de fois plus énergétique que la lumière visible).
Les vents de matière expulsés du cœur de Mkn 509 sont constitués d’au moins cinq composantes distinctes, dont les températures s’échelonnent entre 20 000 et 1 million de degrés ; la majorité du gaz présent dans ces vents provient de régions situées à 15 années-lumière environ du trou noir central. Ces vents sont constitués de nuages de gaz denses et froids, baignant dans un gaz plus diffus et plus chaud.
Le gaz interstellaire constituant la galaxie hôte, Mkn 509 est fortement ionisé par l’émission de rayons X provenant de la source X centrale : les atomes sont dépouillés d’une partie, voire de tous leurs électrons lorsqu’ils sont irradiés par une puissante source de rayonnement X. La présence de ce gaz à plusieurs centaines de milliers d’années-lumière du trou noir central a ainsi été mise en évidence. Tombant à une vitesse de quelques centaines de km/s sur Mkn 509, ce gaz pourrait provenir d’une collision passée entre cette galaxie et une galaxie plus petite, collision qui pourrait être responsable de l’activité actuelle de Mkn 509.
Référence: CNRS
