‘H’ est pour chaud et énorme dans l’image de Chandra

Avec une seule lettre apparemment gravée dans la lueur des rayons X qui l’entoure, un trou noir géant au centre d’une galaxie elliptique massive marque son environnement.

Cette structure en forme de « H » se trouve dans une nouvelle carte détaillée aux rayons X du gaz de plusieurs millions de degrés autour de la galaxie Messier 84 (M84).

Comme le gaz est capturé par la force gravitationnelle du trou noir, une partie tombera dans l’abîme, pour ne plus jamais être vue. Une partie du gaz, cependant, évite ce destin et est à la place expulsée du trou noir sous la forme de jets de particules. Ces jets peuvent faire sortir des cavités, dans les gaz chauds entourant le trou noir.

Compte tenu de l’orientation des jets vers la Terre et du profil du gaz chaud, les cavités de M84 forment ce qui semble ressembler à la lettre « H ». La structure en forme de H dans le gaz est un exemple de paréidolie, c’est-à-dire lorsque les gens voient des formes ou des motifs familiers dans des données aléatoires. La paréidolie peut se produire dans toutes sortes de données, des nuages ​​aux roches et aux images astronomiques.

Les astronomes ont utilisé l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA pour dresser une carte du gaz chaud (rose) dans et autour de M84, atteignant à seulement 100 années-lumière environ du trou noir au centre de la galaxie. Ce gaz rayonne à des températures de l’ordre de dizaines de millions de degrés, ce qui le rend principalement observable aux rayons X.

L’énorme lettre « H » mesure environ 40 000 années-lumière, soit environ la moitié de la largeur de la Voie lactée. L’image radio du Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation (en bleu) révèle les jets qui s’éloignent du trou noir. Les données optiques du Sloan Digital Sky Survey (blanc) montrent M84 et les galaxies voisines. La lettre H et la position du trou noir sont étiquetées. Un graphique supplémentaire montre un gros plan de la région marquée d’un carré et des étiquettes séparées pour la galaxie et les jets dans les images optiques et radio respectivement.

Les chercheurs étudiant M84 avec Chandra et le VLA ont découvert que les jets peuvent influencer le flux de gaz chaud vers le trou noir encore plus que l’attraction gravitationnelle du trou noir. Par exemple, l’équipe estime que la matière tombe vers le trou noir depuis le nord – le long de la direction du jet vu dans les ondes radio – à environ 500 fois la masse de la Terre chaque année, un taux qui ne représente qu’un quart de celui de directions où le jet ne pointe pas, vers l’est et l’ouest. Une possibilité est que le gaz soit soulevé le long de la direction du jet par les cavités, ralentissant la vitesse à laquelle le gaz tombe sur le trou noir.

Les auteurs ont testé un modèle appelé accrétion de Bondi, où toute la matière à une certaine distance d’un trou noir – en fait à l’intérieur d’une sphère – est suffisamment proche pour être affectée par la gravité d’un trou noir et commencer à tomber vers l’intérieur au même rythme dans toutes les directions. . (Le cercle en pointillés dans l’image en gros plan est centré sur le trou noir et montre la distance approximative du trou noir où le gaz devrait commencer à tomber vers l’intérieur.) Cet effet porte le nom du scientifique Hermann Bondi, et « l’accrétion » fait référence à la matière tomber vers le trou noir. Les nouveaux résultats montrent que l’accrétion de Bondi ne se produit pas dans M84 car la matière ne tombe pas uniformément vers le trou noir de toutes les directions.

M84 est un cousin de Messier 87 (M87), la galaxie contenant le premier trou noir imagé avec le réseau mondial Event Horizon Telescope, et, comme M87, est également membre du Virgo Cluster. Le trou noir supermassif de M84, ainsi que ceux de notre galaxie, M87, NGC 3115 et NGC 1600, sont les seuls suffisamment proches de la Terre, ou suffisamment massifs, pour que les astronomes voient des détails dans les images de Chandra qui sont si proches du noir. trou vers lequel le gaz devrait tomber.

Comme le trou noir de M87, celui de M84 produit un jet de particules ; cependant, la source ponctuelle de rayons X provenant d’un matériau encore plus proche du trou noir est plus de dix fois plus faible pour M84. Cela permet une étude plus détaillée du gaz tombant vers le trou noir dans M84 qui est plus éloigné, empêchant les faibles rayons X produits par ce gaz d’être submergés par l’éblouissement des rayons X de la source ponctuelle.

Un article décrivant ces résultats devrait paraître dans Les avis mensuels de la Royal Astronomical Society et une prépublication est publiée sur arXiv.