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L’environnement d’un trou noir supermassif révélé

Des trous noirs supermassifs de plusieurs centaines de millions de masses solaires existent au centre de la plupart des galaxies massives. Ces trous noirs n’absorbent pas les gaz et les poussières qui les entourent. Gaz et poussières chutent vers le trou noir en formant généralement un disque en rotation autour du trou, générant une quantité prodigieuse de rayonnement, principalement ultraviolet et X. Cette émission est parfois si forte qu’elle arrive à repousser une partie de la matière loin du trou noir, sous la forme de vents pouvant atteindre plusieurs centaines de km/s.

Une équipe internationale d’astrophysiciens dont Pierre-Olivier Petrucci, de l’Institut de planétologie et astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Joseph Fourier) et un chercheur de de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (CNRS/Université Paul Sabatier) a étudié l’un des plus brillants trous noirs supermassifs au cœur de la galaxie lointaine Markarian 509 ( Mkn 509).
La masse de ce trou noir est de 300 millions de fois celle du Soleil. Le trou est entouré d’un disque de gaz rayonnant dans l’ultraviolet. Un gaz d’une température de quelques millions de degrés celsius forme une couronne qui graviterait au-dessus du disque. Cette couronne absorberait le rayonnement ultraviolet pour le réémettre à plus haute énergie, dans le domaine des rayons X de faible énergie.

Pour la première fois, les scientifiques ont démontré que les vents de matière expulsés du cœur de Mkn 509 étaient constitués d’au moins cinq composantes dont les températures s’échelonnent entre 20 000 et 1 million de degrés celsius. La majorité du gaz présent dans ces vents provient de régions situées à 15 années-lumière environ du trou noir central. Le gaz interstellaire constituant la galaxie hôte, Mkn 509 est fortement ionisé par l’émission de rayons X provenant de la source X centrale. Les atomes sont dépouillés d’une partie, voire de tous leurs électrons lorsqu’ils sont irradiés par une puissante source de rayonnement X. Tombant à une vitesse de quelques centaines de km/s sur Mkn 509, ce gaz pourrait provenir d’une collision entre cette galaxie et une galaxie plus petite, collision qui pourrait être responsable de l’activité actuelle de Mkn 509.

(4) Rayonnement un peu plus énergétique que la lumière visible, mais beaucoup moins énergétique que les rayons X
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