L’environnement électromagnétique intense près d’un trou noir peut accélérer des particules à une grande vitesse, les envoyant le long de jets qui s’étendent depuis chaque pôle de l’objet. Dans le cas des trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies, ces jets sont véritablement colossaux, projetant de la matière non seulement hors de la galaxie, mais potentiellement hors du voisinage de toute la galaxie.
Cependant, cette semaine, des scientifiques ont décrit comment ces jets pourraient également avoir des effets étranges à l’intérieur d’une galaxie. Une étude de la galaxie M87 a montré que des explosions de novas semblent se produire avec une fréquence inhabituellement élevée dans la région d’un des jets émanant du trou noir central de la galaxie. Pourtant, il n’existe pas de mécanisme explicatif pour ce phénomène, et aucun signe que cela se produise dans le jet qui se déplace dans la direction opposée.
Pour déterminer si cet effet est réel et si nous pouvons proposer une explication, des observations supplémentaires seront nécessaires.
Novas et segments
M87 est une des plus grandes galaxies de notre région de l’Univers, et son trou noir central présente des jets actifs. Au cours d’une période d’observation régulière antérieure, le télescope spatial Hubble avait découvert que des explosions stellaires appelées novas semblaient se regrouper autour du jet.
Cela n’a que peu de sens. Les novas se produisent dans des systèmes avec une grande étoile riche en hydrogène, accompagnée d’une naine blanche en orbite. Au fil du temps, la naine blanche attire l’hydrogène de la surface de sa compagne, jusqu’à atteindre une masse critique. À ce moment-là, une explosion thermonucléaire projette le matériel restant de la naine blanche, et le cycle recommence. Étant donné que le taux de transfert de matière tend à être relativement stable, les novas dans un système stellaire se répètent souvent à intervalles réguliers. Il n’est pas du tout évident de comprendre comment le jet d’un trou noir pourrait perturber cette régularité.
Par conséquent, certains des chercheurs impliqués dans la première étude ont obtenu du temps d’observation avec Hubble pour revisiter la question. Pendant une grande partie de l’année, tous les cinq jours, Hubble était dirigé vers M87, permettant de capturer les novas avant qu’elles ne disparaissent. Au total, cela a permis d’enregistrer 94 novas près du centre de la galaxie. En les combinant avec 41 novas identifiées lors de travaux antérieurs, les scientifiques ont ainsi constitué un ensemble de 135 novas dans cette galaxie. Ils ont ensuite tracé leur position par rapport au trou noir et à ses jets.
La zone contenant le jet (en haut à droite) connaît nettement plus de novas que le reste du cœur de la galaxie.
Lessing et al.
En divisant la zone autour du centre de la galaxie en dix segments égaux, les chercheurs ont compté les novas survenues dans chacun d’eux. Dans les neuf segments qui n’incluaient pas le jet du côté de la galaxie face à la Terre, le nombre moyen de novas était de 12. Dans le segment comprenant le jet, ce nombre s’élevait à 25. Pour mettre cela en perspective, le maximum dans un segment sans jet était seulement de 16, et cela se trouvait dans un segment directement adjacent à celui contenant le jet. Les chercheurs estiment que la probabilité d’une telle disposition se produisant par hasard est d’environ une sur 1 310 (c’est-à-dire moins de 0,1 %).
Pour obtenir une mesure distincte de la rareté de ce phénomène, les chercheurs ont placé 8 millions de novas autour du centre de la galaxie, la distribution étant aléatoire mais biaisée pour correspondre à la luminosité de la galaxie, sur l’hypothèse que les novas seraient plus fréquentes dans les zones comportant davantage d’étoiles. Ils ont ensuite utilisé une large gamme de segments : “Afin de réduire le bruit et d’éviter le p-hacking lors du choix de la taille du segment, nous faisons la moyenne des résultats pour des segments de 30 à 45 degrés de large.”
Dans l’ensemble, l’enrichissement près du jet était faible pour des segments très étroits ou très larges, comme vous pourriez vous y attendre — des segments étroits excluent trop de la zone affectée par le jet, tandis que les segments larges incluent beaucoup d’espace où l’on retrouve le taux normal de fond. Les résultats étaient maximaux avec des segments de 25 degrés de large, où l’enrichissement près du jet était d’environ 2,6 fois supérieur. Cela semble donc être un phénomène réel.
En réfléchissant à ces découvertes fascinantes, je ne peux m’empêcher de me demander quelles autres anomalies pourraient se cacher dans l’univers. Chaque observation de ces jets pourrait nous offrir un aperçu de processus astrophysiques encore mal compris. Peut-être que les prochaines missions nous révéleront encore plus sur la dynamique des galaxies et les interactions complexes au sein de leurs noyaux.
