Un long et mystérieux filament s’étend vers le trou noir au centre de notre galaxie

Comme nous habitons, sur Terre, que celle-ci appartient au système solaire qui est lui même intégré dans le disque de la Voie lactée, la région aplatie qui s’étend vers le centre, celui-ci ou noyau a toujours été une source de mystère et de fascination pour les astronomes. Inutile de vous préciser que de l’observer est chose très difficile. Néanmoins, les informations glanées au fil des années se sont avérées extrêmement intéressantes.

Ainsi, dans les années 1970, les astronomes ont estimé qu’il y a un trou noir supermassif au centre de notre galaxie, connu sous le nom de Sagittaire A* (Sgr A*). En 2016, les astronomes ont également remarqué un filament courbé qui semblait provenir de Sgr A*.

L’intense source de rayon X en provenance du trou noir supermassif (Sagittarius A*) au centre de la Voie lactée. (NASA/ Univ. Stanford/ I. Zhuravleva et col.)

En utilisant une technique prometteuse, une équipe d’astronomes du Centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian (CfA) a récemment produit les images à la plus haute qualité de cette structure.

Dans leur récente étude, l’équipe décrit comment ils ont utilisé le Very Large Array du National Radio Astronomy Observatory (NRAO) pour étudier le filament radio non-thermique (NTF pour non-thermal radio filament) près de Sagittaire A*, maintenant connu sous le nom de Sgr A West Filament (SgrAWF).

Selon Mark Morris, professeur d’astronomie à l’université de Californie à Los Angeles (UCLA) et responsable de l’étude :

Avec notre imagerie améliorée, nous pouvons maintenant suivre ce filament beaucoup plus près du trou noir au centre de la galaxie, et il est maintenant assez proche pour nous indiquer qu’il doit en être originaire. Cependant, nous avons encore beaucoup de travail à faire pour découvrir quelle est la vraie nature de ce filament.

Après avoir examiné le filament, l’équipe de recherche a proposé trois explications possibles de son existence. La première est que le filament serait le résultat du gaz entrant, qui produirait une tour verticale et rotative de champ magnétique à mesure qu’il approche l’horizon des événements, la frontière à partir de laquelle même la lumière ne peut s’échapper du trou noir. À l’intérieur de cette tour, les particules produiraient des émissions radio à mesure qu’elles seraient accélérées en suivant les lignes de champ magnétique en spirales s’étendant à partir du trou noir.

Comme pour l’image d’entête, une image radio présentant le centre de notre galaxie. Le filament est la ligne courbe située près du centre de l’image et le trou noir supermassif Sagittarius A * (Sgr A *), est la source lumineuse près du bas de l’image. (NSF/ VLA/ UCLA /M. Morris et col.)

La deuxième possibilité est que le filament est un objet théorique connu sous le nom de corde cosmique. Ce sont de longues structures cosmiques extrêmement minces qui transportent de la masse et des courants électriques et, selon l’hypothèse, migre du centre des galaxies. Dans ce cas, la corde aurait pu être capturée par Sgr A* alors qu’elle était trop proche et qu’une partie traversait son horizon des événements.

La troisième et dernière possibilité est qu’il n’y a pas d’association réelle entre le filament et Sgr A* et que le positionnement et la direction qu’il présente sont simplement le fait d’une coïncidence. Cela voudrait dire qu’il y a beaucoup de filaments dans l’Univers et que celui-ci vient juste d’être trouvé près du centre de notre galaxie. Cependant, l’équipe est convaincue qu’une telle coïncidence est hautement improbable.

Tous ces scénarios font actuellement l’objet d’une enquête. Si la première possibilité est vraie (le filament est causé par l’éjection de particules de Sgr A*) alors les astronomes pourraient éclaircir d’importantes zones d’ombres sur le fonctionnement des champs magnétiques dans un tel environnement. En bref, il pourrait montrer qu’à proximité d’un trou noir supermassif, les champs magnétiques sont ordonnés plutôt que le contraire.

Cela pourrait être prouvé en examinant des particules plus éloignées de Sgr A* afin de voir si elles sont moins énergétiques que celles plus proches de lui. La deuxième possibilité, la théorie des cordes cosmiques, pourrait être testée en effectuant des observations de suivi avec le Very Large Array (VLA) pour déterminer si le filament se déplace et si ses particules se déplacent à une fraction de la vitesse de la lumière. Si c’était le cas, cela représenterait la première preuve que les cordes cosmiques, théoriques jusqu’à maintenant, existent réellement. Cela permettrait également aux astronomes de mener d’autres tests du domaine de la relativité générale, en examinant comment la gravité agit dans de telles conditions et comment l’espace-temps en est affecté. L’équipe a également noté que, même si le filament n’est pas physiquement connecté à Sgr A*, sa courbure est encore assez révélatrice. Celle-ci semble coïncider avec une onde de choc, comme celle générée par une étoile qui explose. Cela pourrait signifier que l’une des étoiles massives qui entoure Sgr A* a explosé à proximité du filament dans le passé, produisant l’onde de choc nécessaire qui a modifié le flux de gaz entrant et son champ magnétique.

Tous ces mystères feront l’objet d’enquêtes de suivi menées avec le VLA.

L’étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters : A Nonthermal Radio Filament Connected to the Galactic Black Hole ? et présentée sur le site du CfA : Cosmic Filament Probes Our Galaxy’s Giant Black Hole.