D'immenses cheminées de gaz au centre de la Galaxie
Une équipe internationale impliquant des chercheurs de Paris-Diderot, du CEA et du CNRS, vient de découvrir l'existence de deux bulles de gaz chaud s'échappant jusqu'à des distances d'environ 500 années-lumière, de part et d'autre du trou noir massif situé au centre de notre Galaxie. Ces résultats ont été publiés dans la revue Nature.
Des cheminées de gaz chaud
Les régions situées au centre de la Voie lactée représentent un véritable laboratoire pour l’astrophysique des hautes énergies. Elles ont déjà fait l’objet de nombreuses études, notamment en rayons X, qui permettent d’y détecter les phénomènes les plus énergétiques.
De 2016 à 2018, une équipe de chercheurs a mobilisé le satellite européen XMM-Newton pour établir une carte à grande échelle de l'émission en rayons X de la région du centre de la galaxie. Cette équipe, qui inclue des astrophysiciens du laboratoire Astroparticule et cosmologie de Paris (APC, CNRS/Université Paris Diderot/CEA/Observatoire de Paris), du département d'astrophysique du CEA-Irfu, du CNRS, et de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble (IPAG, CNRS/Université Grenoble Alpes) avec le soutien du Centre national d'études spatiales (CNES), a réalisé près de cinquante nouvelles observations pour une durée totale de plus de 300 heures d’exposition. Ces dernières se sont jointes aux observations déjà acquises par le satellite, en orbite depuis près de vingt ans, et ont permis d'aboutir à une image spectaculaire.
Image en rayons X de basse énergie de la région autour du centre galactique, obtenue avec les données XMM-Newton entre 2016 et 2018
Tel un sablier géant de 500 années-lumière de long, deux gigantesques structures s'étendent de part et d'autre du plan galactique. Ces deux immenses "cheminées", laissent échapper du gaz très chaud vers l'espace, depuis le voisinage du trou noir supermassif Sagittarius A*, un astre très compact de 4 millions de masses solaires.
La base des bulles de Fermi
Les travaux des chercheurs, publiés dans la revue Nature du 21 mars, viennent ainsi compléter ce que le satellite Fermi de la Nasa avait révélé en 2010 : deux gigantesques bulles de gaz - baptisées les "bulles de Fermi"- émettent des flots de rayons gamma, de part et d'autre de la Voie Lactée, et s'étendent sur plus de 20.000 années-lumière.
Cette fois-ci XMM a scruté en quelque sorte la base de ces bulles de Fermi et a découvert la présence de ces deux « cheminées » évacuant un gaz à plusieurs millions de degrés, partant du centre galactique et aboutissant aux bulles de Fermi.
Gaz d'étoiles explosées ?
Les chercheurs s’interrogent maintenant sur l’origine de cette structure complexe et l’origine de ce gaz. L’hypothèse la plus envisagée est que l'activité du centre de notre galaxie été très intense dans le passé, il y a seulement quelques millions d'années : le centre de la galaxie est en effet très riche en étoiles et il ne peut être exclu que l'explosion en chaine d'étoiles (supernovae) ou qu'un vent de particules issu d'étoiles très massives, soit également une source d'énergie importante alimentant le gaz chaud des cheminées
« L’hypothèse la plus convaincante est que les cheminées de gaz chaud que nous avons découvertes pourraient être le canal qui transporte l'énergie de la région active du centre de la Galaxie vers l'extérieur, alimentant ainsi les bulles de Fermi, comme le suggère leur morphologie », explique Andrea Goldwurm, chercheure au laboratoire Astroparticule et Cosmologie de Paris à l'université Paris Diderot et au CEA, co-auteur de cette étude.
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