Trou noir géant : un jet d’énergie colossal détecté sur 300 000 années-lumière

Une équipe de l’université Tohoku a détecté, grâce au satellite XRISM de l’agence spatiale japonaise, des vents cent fois plus puissants que les estimations antérieures autour du trou noir supermassif du quasar H1821+643. Un souffle de 300 000 années-lumière, avec une énergie comparable à plusieurs milliards d’explosions de supernovæ.

Comme on s’en fait souvent l’écho sur Clubic, un quasar est le cœur extrêmement lumineux d’une galaxie , alimenté par la matière attirée vers son trou noir central. Le H1821+643 est à 3,4 milliards d’années-lumière de la Terre, dans la constellation du Dragon. Dans son cœur, un trou noir pèse entre 3 et 4 milliards de masses solaires. Sa rotation est deux fois plus lente que celle des trous noirs plus petits, capables d’approcher la vitesse de la lumière. Autour de cet astre, le gaz porté à très haute température se déplace en permanence, contrairement aux hypothèses antérieures. Les chercheurs ont détecté cette émission de fer jusqu’à 326 000 années-lumière du centre du quasar.

L’agence spatiale japonaise JAXA a lancé XRISM le 6 septembre 2023 depuis le centre spatial de Tanegashima . Sept ans plus tôt, le satellite Hitomi, son prédécesseur, avait perdu le contrôle de son orientation peu après son lancement. Cet incident avait causé sa perte totale. À son bord, le nouvel engin embarque deux instruments complémentaires, Xtend pour l’imagerie en rayons X à haute résolution, et Resolve pour la spectroscopie fine.

Fourni par la NASA, ce second instrument est un microcalorimètre capable de détecter d’infimes variations de température et d’identifier des éléments chimiques comme le fer, le nickel ou l’oxygène. Une semaine durant, en septembre 2024, l’équipe de Satoshi Yamada, professeur assistant à l’Institut frontière pour les sciences interdisciplinaires de l’université Tohoku, l’a utilisé pour lire les raies d’émission du fer dans le gaz chauffé autour du trou noir. Le gaz environnant se déplace à environ 300 kilomètres par seconde, une vitesse presque double de celle observée dans les amas de galaxies dépourvus de trou noir aussi actif.

Un trou noir cent millions de fois plus petit que sa galaxie hôte En 2022, l’astrophysicien Christopher Reynolds, de l’université de Cambridge, avait obtenu une première estimation à partir d’observations du télescope Chandra de la NASA. Les astronomes avaient alors sous-évalué la puissance réelle du vent d’un facteur cent. Le rayon du trou noir de H1821+643 est pourtant plus de 100 millions de fois inférieur à celui de sa galaxie hôte.

À l’échelle de notre propre galaxie, l’exemple est plus modeste. Sagittarius A*, le trou noir au centre de la Voie lactée , alimente des colonnes de gaz chaud sur environ 500 années-lumière, soit 600 fois moins que le souffle mesuré autour de H1821+643. Contrairement aux croyances antérieures, ces vents galactiques dépassent largement les frontières de leur galaxie hôte.

Le trou noir absorbe par ailleurs de la matière à un rythme équivalent à 30 à 60 % de son taux maximal théorique.