Des chercheurs de l’observatoire astronomique national du Japon voient dans les jets de plasma émis par les trous noirs supermassifs actifs, des outils pour explorer les puissants champs magnétiques au cœur des amas de galaxies. © Peter Jurik, Adobe Stock
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Une nouvelle fenêtre sur l’Univers ouverte par les puissants jets des trous noirs ?

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[EN VIDÉO] Des jets de plasma déformés par des champs magnétiques dans un amas de galaxies  Des chercheurs de l’observatoire astronomique national du Japon ont observé les jets de plasma courbé émis par le trou noir supermassif au centre de la galaxie MRC 0600-399, quelque part dans l’amas galactique Abell 3376. Ils ont ensuite simulé les effets d’une interaction entre de tels jets de plasma et de puissants champs magnétiques. Pour aboutir à une belle correspondance avec les observations.La couleur du jet représente la vitesse du gaz. Du bleu pour la plus lente au rouge pour la plus rapide. Les lignes jaunes représentent les lignes de champ magnétique. Dans la dernière scène, l’intensité du rayonnement électromagnétique prédite par la simulation est montrée en jaune. © Takumi Ohmura, Mami Machida, Hirotaka Nakayama, 4D2U Project, NAOJ 

Les amas de galaxies sont le siège de champs magnétiques dont la nature reste mystérieuse. En observant des jets de plasma émis par un trou noir supermassif, des chercheurs pensent aujourd'hui avoir trouvé une nouvelle manière d'étudier ces environnements difficiles d'accès. Ils ouvrent comme une nouvelle fenêtre sur l'Univers.

La constellation de la Colombe est une petite constellation de l'hémisphère sud. À 600 millions d'années-lumière de la Terre, s'y cache une galaxie nommée MRC 0600-399. Et en son cœur, un trou noir supermassif qui engloutit de la matière à un rythme fou. Expulsant des jets de plasma à des centaines de milliers, voire des millions d'années-lumière. Des jets, dans le cas particulier de MRC 0600-399, très étrangement courbés.

Si étrangement que des chercheurs de l’Observatoire astronomique national du Japon (Naoj) ont décidé de les étudier. Grâce aux images haute définition fournies par le puissant radiotélescope MeerKAT, en Afrique du Sud. Celles-ci ont confirmé que les jets de plasma de MRC 0600-399 se plient à près de 90°. Mais elles ont aussi montré des régions diffuses d'émission radio des deux côtés du point où les jets se courbent, formant une sorte de T.

Les physiciens suggèrent aujourd'hui que les jets de plasma observés au cœur de MRC 0600-399 pourraient les renseigner sur les champs magnétiques complexes dans lesquels baignent les galaxies de l'amas Abell 3376 - qui abrite MRC 0600-399. Leurs simulations montrent en effet que la forme de ces jets peut être reproduite en supposant qu'ils entrent en collision avec une couche courbe d'un puissant champ magnétique impénétrable. Une collision chaotique et désordonnée qui ressemblerait à celle d'un jet d'eau rencontrant une surface solide.

Sur ces images, les jets de plasma courbés émis par le trou noir supermassif au centre de la galaxie MRC 0600-399. À gauche, l’image obtenue par le radiotélescope MeerKAT (Afrique du Sud). À droite, celle obtenue par la simulation. © Chibueze, Sakemi, Ohmura et al. (Image MeerKAT) ; Takumi Ohmura, Mami Machida, Hirotaka Nakayama, 4D2U Project, Naoj (image Aterui II)

Les jets de plasma comme outils pour caractériser les champs magnétiques

Ces champs magnétiques seraient le résultat de processus en cours au cœur de l'amas de galaxies. Un nuage de gaz froid aurait été éjecté à une vitesse supersonique du centre d'Abell 3376, allant englober MRC 0600-399 et sa galaxie voisine et formant une queue sous l'effet de la pression du gaz chaud dans l'amas. Cette même pression serait à l'origine des champs magnétiques qui drapent MRC 0600-399 et qui empêchent le nuage froid de se dissiper.

Mais une autre réalité peut se cacher derrière les observations des chercheurs. MRC 0600-399 pourrait être en train de tomber vers le centre de son amas de galaxies. Les jets de plasma émis par son trou noir supermassif seraient alors pliés par une pression agissant dans la direction opposée à son mouvement. Mais les figures en forme de T resteraient difficiles à expliquer sans faire intervenir des champs magnétiques.

Si les chercheurs ont vu juste, la découverte est de taille. D'une part, car elle met en lumière la présence de champs magnétiques puissants au cœur même des amas de galaxies comme Abell 3376. D'autre part, car elle permet d'envisager les jets émis par les trous noirs supermassifs comme des outils pour étudier ces environnements mystérieux et difficiles d'accès. Et mieux comprendre la dynamique des gaz dans la formation des amas de galaxies.

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