Le télescope spatial James Webb (JWST) a fourni l’image la plus claire à ce jour de la région entourant un trou noir supermassif, résolvant ainsi un débat vieux de plusieurs décennies sur les causes d’une luminosité infrarouge inhabituelle à proximité de ces moteurs galactiques. De nouvelles données de JWST confirment que cet excès de lumière ne provient pas de la matière éjectée par le trou noir, mais de la poussière et du gaz qui y tombent activement. Cette découverte affine notre compréhension de la façon dont les trous noirs se développent et comment ils influencent les galaxies qu’ils habitent.
Le puzzle des émissions infrarouges
Depuis plus de 20 ans, les astronomes observent un excédent inattendu de rayonnement infrarouge autour des trous noirs supermassifs (SMBH) dans les galaxies actives. La théorie dominante suggérait que cette luminosité provenait d’écoulements surchauffés – des flux de matière projetés loin du voisinage immédiat du trou noir. Cependant, cette explication ne correspond jamais pleinement aux observations.
La percée de JWST dans la galaxie Circinus
Une étude récente, publiée dans Nature Communications, a utilisé JWST pour examiner la galaxie Circinus, située à 13 millions d’années-lumière de la Terre. En combinant l’imagerie précise du JWST avec des observations au sol, les chercheurs ont découvert qu’environ 87 % des émissions infrarouges excédentaires proviennent du disque de matériau en spirale dans le SMBH. Ce disque, appelé disque d’accrétion, se forme lorsque le gaz et la poussière tombent vers le trou noir, chauffés à des températures extrêmes par les forces gravitationnelles.
L’équipe a utilisé l’interféromètre à masquage d’ouverture (AMI) de JWST pour doubler efficacement la résolution du télescope, permettant ainsi une clarté sans précédent. Comme l’explique Joel Sanchez-Bermudez, astrophysicien à l’Université nationale du Mexique, cela équivaut à observer avec un télescope de 13 mètres au lieu de la taille standard de Webb de 6,5 mètres.
Trous noirs : beignets, disques et dynamique
Les trous noirs actifs se nourrissent d’un anneau de gaz et de poussière ressemblant à un beignet (appelé tore). Lorsque la matière tombe dans le trou noir, elle forme un disque d’accrétion plus fin et tournant plus rapidement. La friction à l’intérieur de ce disque génère une chaleur et une lumière intenses, obscurcissant le trou noir lui-même.
Les trous noirs ne consomment pas tout ; ils éjectent également de la matière dans les jets ou les vents. Comprendre l’interaction entre ces flux entrants et sortants est crucial pour déterminer comment les trous noirs accumulent de la matière, influencent la formation des étoiles et, finalement, façonnent leurs galaxies hôtes.
Implications et recherches futures
Les conclusions du JWST éliminent une incertitude de longue date quant à la source des émissions infrarouges. Il met également en évidence la puissance de l’interférométrie pour étudier ces environnements extrêmes. Les chercheurs vont maintenant appliquer cette technique à d’autres SMBH actifs, cherchant à déterminer si la domination des émissions pilotées par disque est universelle.
Les observations futures tenteront de confirmer si ce processus d’accrétion supprime la formation d’étoiles dans la région centrale de Circinus. Cette recherche démontre la capacité unique de JWST à résoudre des détails inédits dans les environnements les plus extrêmes de l’univers.
Cette découverte marque une avancée significative dans la compréhension de la dynamique complexe des trous noirs et de leur rôle dans l’évolution galactique.
