Les tourbillons de poussière qui tournoient autour des trous noirs apportent un éclairage nouveau sur le cosmos
L’univers est un vaste espace ouvert, mais grâce à la gravité, ce n’est pas un espace vide. Les galaxies, des ensembles composés de milliards d’étoiles, de gaz et de poussières, sont disséminées dans tout l’univers. Mais quelque chose se cache également dans l’obscurité de l’espace – une chose capable d’engloutir toute la matière qui se trouve à sa portée. Ce quelque chose est le trou noir supermassif. «S’il est bien connu que toutes les grandes galaxies hébergent un trou noir supermassif en leur centre, nous savons très peu de choses sur le lieu et le moment de leur naissance et sur la façon dont ils se développent pour devenir les masses spectaculaires qu’ils sont», explique l’astrophysicien Daniel Asmus, bénéficiaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie. Avec le soutien du projet DUSTDEVILS, financé par l’UE, Daniel Asmus a entrepris d’apporter un nouvel éclairage sur les mystères du trou noir galactique. «En rejetant de la matière de leurs régions intérieures vers l’extérieur, il semble que ces trous noirs jouent un rôle important dans l’évolution des galaxies», ajoute-t-il. «Avec une connaissance accrue sur les trous noirs, nous aurons également une meilleure compréhension de l’univers dans son ensemble.»
Des tourbillons de poussière dans l’espace
Les recherches de Daniel Asmus se sont concentrées sur la phase de croissance et de rétroaction des trous noirs galactiques. Au cours de cette phase, de grandes quantités de rayonnement sont libérées dans l’ensemble du spectre électromagnétique, de sorte que le noyau d’une galaxie brille bien plus que le reste de la galaxie. Appelés noyaux actifs de galaxie (NAG), leur brillance est telle qu’ils peuvent être observés sur de grandes distances cosmiques. «Au cours de ce phénomène, une grande partie de la matière qui tombe est soulevée du disque d’accrétion tourbillonnant du trou noir, un peu comme un tourbillon de poussière dans le désert», explique Daniel Asmus. «Ces tourbillons de poussière pourraient faire progresser considérablement notre compréhension de la structure des NAG et ont, par conséquent, fait l’objet de nos recherches.» En observant un échantillon de galaxies proches, Daniel Asmus a conclu que la poussière polaire pourrait être un phénomène omniprésent dans le NAG. «Nous avons également trouvé des preuves provisoires d’un lien physique entre la taille de la structure polaire et le taux d’accrétion du trou noir par rapport à sa masse», remarque Daniel Asmus. «Cela implique que la poussière polaire fait effectivement partie d’un vent entraîné par le rayonnement qui s’étend du disque d’accrétion extérieur et poussiéreux jusqu’aux échelles galactiques.» Encouragé par ces découvertes, Daniel Asmus a ensuite mené une exploration de données pour trouver des NAG dans l’univers local. En recherchant la poussière polaire qui rayonne dans l’infrarouge, il a pu identifier de nouveaux trous noirs qui se développent dans des environnements très sombres. Selon lui, ces travaux ont permis d’augmenter de près de 40 % le nombre de NAG connus.
Davantage de recherche à venir
En faisant progresser de manière considérable notre compréhension de la croissance des trous noirs, le projet DUSTDEVILS pose les jalons du prochain lancement du télescope spatial James Webb. «Ayant établi les vents polaires poussiéreux comme un nouveau paradigme, le télescope spatial James Webb pourra suivre nos travaux de manière beaucoup plus approfondie», déclare Daniel Asmus. Daniel Asmus compte poursuivre l’étude du NAG obscurci révélé au cours du projet. «Ce travail a ouvert la voie aux prochains examens aux rayons X de tout le ciel qui complèteront notre étude sur la croissance des trous noirs locaux», conclut-il.
Mots‑clés
DUSTDEVILS, trous noirs, univers, espace, galaxies, NGA, noyaux galactiques actifs, poussière polaire
