DENVER - Les astronomes ont regardé un nuage de gaz à grande vitesse pénétrer dans la matière en étant aspiré vers le Sagittaire A * - le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée - puis se faufiler dans l'espace. Maintenant, des observations minutieuses ont révélé à quel point le nuage de gaz, que les astronomes ont nommé G2, a ralenti après la collision.
Cette mesure indique aux scientifiques quelque chose d'important: la densité de la matière chaude entourant le Sagittaire A *, qui est le trou noir supermassif connu le plus proche de la Terre. SagittariusA * (SagA *) est au repos, ce qui signifie qu'il n'absorbe pas un énorme disque de matière et ne tire pas de jets. Mais il y a encore quelque chose de chaud et de brillant autour de lui que les physiciens ne comprennent pas très bien. La collision avec G2 offre aux astronomes l'un de leurs meilleurs indices à ce jour sur la composition de cet anneau lumineux.
"Il y avait cette force de traînée. La chose est devenue plus lente", a déclaré Stefan Gillessen, astronome à l'Institut Max Planck de physique extraterrestre à Garching, en Allemagne.
La décélération de G2 a prouvé qu'il y avait quelque chose de substantiel dans le voisinage immédiat du trou noir pour que G2 s'écrase, a déclaré Gillessen.
Les physiciens ont détecté ce ralentissement en utilisant les données de la collaboration GRAVITY au Very Large Telescope (VLT) au Chili. GRAVITY rassemble la lumière infrarouge des quatre télescopes du VLT pour créer une image extrêmement nette. Cela a permis aux chercheurs d'avoir une vue sans précédent sur la quasi-collision d'un objet avec un trou noir.
"Alors bien sûr, c'était amusant à regarder, mais maintenant nous l'avons transformé en quelque chose d'utile", a déclaré Gillessen à Live Science. "Nous avons en fait mesuré l'atmosphère autour d'un trou noir dans un rayon, qui était complètement inaccessible auparavant."
G2 est un objet étrange lui-même: une masse de gaz chauds qui pourrait avoir un système d'étoiles ou deux en son centre, mais qui n'est lié gravitationnellement par rien d'évident, a déclaré Gillessen. Au lieu de cela, il s'écoule de manière fluide le long d'une orbite elliptique étroite autour de SagA *, et il se rapproche très près du trou noir à une extrémité.
En 2015, les scientifiques savaient que G2 était sur le point de s'approcher le plus près du trou noir. Et à l'époque, ils pensaient que cela pourrait créer des feux d'artifice en tombant dans le trou noir lui-même. Cela ne s'est pas produit, ce qui a déçu certains observateurs à l'époque. Mais cela a permis à Gillessen et à son équipe de faire la mesure du changement de vitesse.
Gillessen et ses collaborateurs ont publié leur mesure le 25 janvier dans The Astrophysical Journal, et Gillessen a présenté leurs résultats lors de la réunion d'avril de l'American Physical Society à Denver.
Ils avaient soupçonné que G2 pourrait ralentir à cause d'un autre nuage, appelé G1. G1 s'éloignait déjà du trou noir quand il a été découvert, le long d'une orbite similaire mais plus petite et plus lente que G2. L'équipe soupçonnait que les deux pourraient être liés et que G1 se déplaçait plus lentement parce qu'il avait récemment traversé une rencontre rapprochée avec l'atmosphère du trou noir.
Et lorsque G2 a frappé l'anneau lumineux entourant SagA *, il a également ralenti, mais pas autant. La différence, suggèrent les chercheurs, pourrait être due au fait que G1 a déjà ouvert la voie à son jumeau. Le G2, qui, en raison de sa vitesse élevée, était sur une orbite de plus de 300 ans autour du trou noir, a maintenant ralenti et se trouve sur une trajectoire orbitale beaucoup plus courte, ont-ils constaté. Il ne faudrait que 50 ans pour revenir à son approche la plus proche. Il tombera entièrement dans le trou noir d'ici les années 2150.
À l'aide de modèles de collision, les chercheurs ont montré que ce ralentissement suggère une atmosphère d'environ 4 000 particules par centimètre cube à une distance de 1 000 fois le rayon de l'horizon des événements du trou noir. C'est beaucoup moins dense que l'atmosphère terrestre, mais tout de même significatif. Ce sont des données que les astrophysiciens modélisant le trou noir sombre et calme au centre de notre galaxie peuvent utiliser, a déclaré Gillessen. Et SagA * est un sujet brûlant en ce moment. C'est le prochain trou noir que le télescope Event Horizon (EHT), qui a récemment produit la première image du trou noir M87, va capturer. Grâce à la nature calme de SagA *, ce sera très différent du trou noir que l'EHT a déjà vu.
Maintenant, les scientifiques savent un peu plus à quoi ressemble son voisinage immédiat.
