Pourquoi des nuages ​​se forment près des trous noirs ?

Publié par Adrien le 22/05/2020 à 09:00
Source: NASA
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Une fois que vous quittez l'atmosphère terrestre, le mot "nuage" ne signifie plus une structure d'apparence duveteuse blanche qui produit de la pluie. Les nuages ​​dans l'Univers sont des zones de plus grande densité que leur environnement.


Cette illustration représente un quasar, un type de noyau galactique actif, entouré d'une forme de beignet poussiéreux (tore) et de touffes appelées "nuages". Ces nuages ​​sont à leur origine de petite taille mais peuvent ensuite s'étendre pour atteindre plus de 1 parsec (3,3 années-lumière) de large. Sur ce diagramme, les nuages ​​sont à au moins de 1 parsec du tore.
Crédits: Illustration de Nima Abkenar

Plusieurs télescopes spatiaux ont observé ces nuages ​​cosmiques au voisinage de trous noirs supermassifs, ces mystérieux objets denses d'où aucune lumière ne peut s'échapper, dont la masse dépasse celle de 100 000 soleils. Il y a un trou noir supermassif au centre de presque toutes les galaxies, et il est appelé "noyau galactique actif" (AGN) s'il absorbe beaucoup de gaz et de poussière depuis son environnement. Le type d'AGN le plus brillant est appelé "quasar". Bien que le trou noir lui-même ne soit pas visible, son voisinage brille extrêmement fort lorsque la matière se déchire près de l'horizon des événements, le point de non-retour.

Mais les trous noirs ne sont pas vraiment comme des aspirateurs: ils n'aspirent pas complètement tout ce qui se rapproche. Alors que certains matériaux autour d'un trou noir tomberont directement et définitivement à l'intérieur de celui-ci, une partie du gaz sera au contraire projetée vers l'extérieur, créant une coquille qui se dilate.

Les scientifiques s'attendraient à ce que cette éjection de gaz soit fluide. Au lieu de cela, il est grumeleux, s'étendant bien au-delà de 1 parsec (3,3 années-lumière) du trou noir, et pourrait même couvrir la distance entre la Terre et l'étoile la plus proche du Soleil, Proxima du Centaure.

L'astrophysicien Daniel Proga de l'Université du Nevada, à Las Vegas, compare ces amas à des groupes de voitures en attente sur une bretelle d'autoroute avec des feux d'arrêt conçus pour réguler l'afflux de nouveaux véhicules. "De temps en temps, vous avez un tas de voitures", a-t-il déclaré.

Qu'est-ce qui explique ces amas dans l'espace lointain ? Daniel Proga et ses collègues ont conçu un nouveau modèle informatique qui présente une solution possible à ce mystère, publié dans Astrophysical Journal Letters, dirigé par le doctorant Randall Dannen. Les scientifiques montrent qu'une chaleur extrêmement intense près du trou noir supermassif peut permettre au gaz de s'écouler très rapidement vers l'extérieur, mais d'une manière qui peut également entraîner la formation de grumeaux. Par exemple, si le gaz accélère très rapidement, il ne se refroidira pas suffisamment pour former des grumeaux. Au contraire, une vitesse d'éjection plus faible peut former des grumeaux. Le modèle informatique prend en compte ces facteurs et propose un mécanisme permettant d'éjecter le gaz avec ou sans grumeaux.

Ce modèle ne prend en compte que la coquille de gaz, pas le disque de matière tourbillonnant autour du trou noir qui l'alimente. La prochaine étape des chercheurs consiste à examiner si le flux de gaz provient du disque lui-même. Ils souhaitent également se pencher sur le mystère de la grande vitesse de déplacement de certains nuages ​(10 000 kilomètres par seconde).

Cette recherche, qui aborde un sujet important dans la physique des noyaux galactiques actifs, a été soutenue par une subvention de la NASA. Les co-auteurs sont Randall Dannen, Daniel Proga, le boursier postdoctoral UNLV Tim Waters et l'ancien boursier postdoctoral UNLV Sergei Dyda (maintenant à l'Université de Cambridge).
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