Bien que très calme aujourd’hui, le trou noir supermassif de notre Voie lactée laissait penser qu’il avait été beaucoup plus actif il y a quelques centaines d’années. Des échos de lumière par les télescopes européens Intégral et XMM-Newton en fournissent la preuve.
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C'est désormais un fait bien établi, l'immense majorité des galaxiesgalaxies abritent en leur cœur un trou noir supermassiftrou noir supermassif. Notre Voie lactéeVoie lactée ne fait pas exception et l'observation patiente des orbitesorbites de certaines étoilesétoiles dans le bulbe galactique a montré que la source radioradio intense Sagittarius A* n'est autre qu'un trou noir de 4 millions de massesmasses solaires. En avoir un aussi proche de notre Système solaireSystème solaire est une aubaine car il devrait permettre de tester les modèles des noyaux actifs de galaxiesnoyaux actifs de galaxies, plus précisément les quasarsquasars.

On a en effet toutes les raisons de penser que les fantastiques quantités d'énergieénergie rayonnées par les quasars au cœur des galaxies proviennent de l'accrétionaccrétion de matièrematière tombant sur un trou noir de Kerrtrou noir de Kerr en rotation, de plusieurs centaines de milliers à quelques milliards de masses solaires.

Bien sûr, dans le cas de notre Galaxie, ce cœur n'est pas un quasar et il n'est même pas classé comme noyau actif. Mais les caractéristiques des nuagesnuages moléculaires et des étoiles l'entourant, qui ne sont pas noyées dans un formidable flot de rayonnement, doivent pouvoir donner des informations précieuses sur ces trous noirs géants. Par exemple, sur la façon dont ils interagissent avec leur environnement pour donner des sursautssursauts, comme à l'occasion de la formation d'une crêpe stellaire. De plus, il est fort probable qu'il y a des milliards d'années, lorsque des collisions avec d'autres galaxies alimentaient copieusement en gazgaz frais notre trou noir central, celui-ci devait bien se comporter comme un quasar.

En tout état de cause, on comprends aisément pourquoi le centre de notre Galaxie et la région entourant Sgr A* font l'objet de campagnes d'observations dans le domaine des rayons gammarayons gamma et X avec les télescopestélescopes européens Integral et XMM-Newton de l'EsaEsa.

La région du centre galactique vue par la caméra Isgri à bord du satellite <em>Integral</em> entre 2003 et 2009 dans la bande d'énergie 20-60 keV. L'intensité lumineuse du nuage moléculaire Sgr B2 (cercle vert dans l'image 2003) décroît clairement entre 2003 et 2009, signature du déclin il y a 100 ans d'une éruption du trou noir central dont la position est indiquée par une croix. Le champ de chaque image est de 2 x 6 degrés et chaque pose totalise trois millions de secondes. Hormis Sgr B2, les sources détectées sont principalement des couples d'étoiles contenant des objets compacts (systèmes binaires X). Crédit : CEA-ESA

La région du centre galactique vue par la caméra Isgri à bord du satellite Integral entre 2003 et 2009 dans la bande d'énergie 20-60 keV. L'intensité lumineuse du nuage moléculaire Sgr B2 (cercle vert dans l'image 2003) décroît clairement entre 2003 et 2009, signature du déclin il y a 100 ans d'une éruption du trou noir central dont la position est indiquée par une croix. Le champ de chaque image est de 2 x 6 degrés et chaque pose totalise trois millions de secondes. Hormis Sgr B2, les sources détectées sont principalement des couples d'étoiles contenant des objets compacts (systèmes binaires X). Crédit : CEA-ESA

Il se trouve que ces instruments ont surpris au cours des années des échos de lumièrelumière en surveillant le rayonnement émis par les nuages moléculaires autour du trou noir central. Contenant essentiellement de l'hydrogènehydrogène moléculaire H2 , de faibles quantités monoxyde de carbonemonoxyde de carbone CO et des traces d'éléments comme le ferfer, ces nuages se mettent à produire un rayonnement de fluorescence lorsqu'ils sont illuminés par des rayons Xrayons X dont les photonsphotons dépassent, en énergie, les 7 keV.

Les grains de lumière sont alors suffisamment énergétiques pour arracher des électronsélectrons internes des atomesatomes de fer. En récupérant des électrons issus des couches externes, ces atomes émettent ensuite une raie bien caractéristique et l'ensemble du nuage se comporte alors comme une nébuleusenébuleuse en réflexion.

Pendant les années 1990, le nuage moléculaire Sgr B2, contenant près de trois million de masses solaire, avait donné des signes d'un écho de lumière qui pouvait être attribué au rayonnement émis à l'occasion d'une éruption du trou noir il y a 300 ans. Mais d'autres explications pouvaient être apportées et les choses en étaient restées là.

Toutefois, maintenant, en cumulant six années d'observations avec le satellite Integral, le doute n'est plus permis. On voit en effet un rayonnement de Sgr B2 dont la décroissance régulière d'un facteur deux de l'intensité, entre 2003 et 2009, ne peut pas être interprétée autrement que comme la signature d'un écho de lumière.

En outre un second nuage moléculaire, G0.11-0.11, dont le rayonnement de fluorescence montre une décroissance identique renforce cette conclusion et conduit à admettre qu'il y 400 ans, une éruption produite par l'absorptionabsorption de matière par le trou noir central a multiplié sa luminositéluminosité par 1.000.000 !

Ce que l'on observe actuellement est la conséquence du déclin de l'activité du trou noir central amorcé il y a 100 ans.


Sur des images en rayons X obtenues par le satellite XMM, les chercheurs ont découvert des variations de luminosité  étonnantes entre 2004 et 2009, qui montre que le trou noir gigantesque du centre de la galaxie a eu une éruption géante il y a environ 400 ans. Animation R. Terrier (APC). Crédit : APC/CEA-SAp /ESA.

En accord avec ce scénario, les observations de XMM-Newton montrent que d'autres nuages moléculaires s'allument puis s'éteignent sous l'action du rayonnement qui a été émis, et qui continue à s'éloigner, par Sgr A*. Cela donne d'ailleurs lieu à des illusions d'optiques faisant croire à la propagation superluminique de ce rayonnement.

C'est ainsi qu'un nuage moléculaire appelé bridge (pont en anglais) a semblé s'allumer progressivement à différents endroits entre 2004 et 2009. Ce phénomène s'était produit en 5 ans, ce qui semblait paradoxal puisque la taille du nuage est de 15 années-lumièreannées-lumière. En réalité, par un effet de perspective, la propagation du rayonnement dans ce nuage semble plus rapide que la lumière mais elle ne l'est pas.

En tout état de cause, ces observations confirment que Sgr A* peut être un bon laboratoire pour étudier de près certains des processus ayant lieu dans les noyaux actifs de galaxies.