Pourquoi le centre de la Voie lactée scintille-t-il ?

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Des émissions ont été détectées depuis l'observatoire ALMA. Elles montrent que le centre de notre galaxie semble « scintiller » et que ces variations sont émises dans le voisinage de Sagittarius A*, le trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée.

Le cœur de la Voie lactée « scintille » et cela pourrait permettre d’en savoir davantage sur le trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie. Dans une étude, présentée par l’observatoire ALMA (Grand réseau d’antennes millimétrique/submillimétrique de l’Atacama) le 22 mai 2020, des scientifiques indiquent avoir relevé des « clignotements » qui viendraient de l’environnement du trou noir. L’étude a été publiée dans The Astrophysical Journal Letters.

« Puisque cette variabilité qui se produit dans un court délai peut provenir des environs du trou noir supermassif, elle fournira des informations sur les propriétés de Sagittarius A* », écrivent les auteurs. Sagittarius A* est une source d’ondes radio située au centre de la Voie lactée, considérée comme un trou noir supermassif d’environ 4 millions de masses solaires. La source de l’émission observée par les chercheurs n’est pas le trou noir lui-même, mais vient de son disque d’accrétion, formé par la matière en orbite autour du trou noir.

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Antennes de l’observatoire ALMA. // Source : Flickr/CC/Alessandro Caproni (photo recadrée)

En étudiant Sagittarius A* avec l’observatoire ALMA, les scientifiques ont travaillé sur l’intensité des ondes radioélectriques émises par l’environnement du trou noir, pendant une dizaine de jours (en octobre 2017). « Deux échelles de temps caractéristiques ont été identifies, une de quelques dizaines de minutes et une de plus de 60 minutes », rapportent les chercheurs. Ce n’est pas la première fois que des émissions de Sagittarius A* ont été enregistrées aux longueurs d’ondes millimétriques. Néanmoins, les nouvelles variations détectées sont plus petites que les précédentes connues.

En se concentrant sur la variation la plus brève, les scientifiques ont constaté que cette période, d’une trentaine de minutes environ, correspondait au temps qu’il faudrait pour effectuer une orbite sur le bord le plus intérieur du disque d’accrétion, dans un rayon de 0,2 unité astronomique, soit 30 millions de kilomètres environ (1 unité astronomique représente environ 150 millions de kilomètres, la distance entre le Soleil et la Terre). À titre de comparaison, Mercure orbite à 0,4 unité astronomique du Soleil.

Des points chauds qui se formeraient dans le disque d’accrétion

C’est pourquoi les auteurs pensent que ce scintillement trouverait bien son origine dans « le voisinage immédiat de Sagittarius A* ». Ils vont jusqu’à proposer l’hypothèse selon laquelle les ondes seraient émises par des points chauds, qui se formeraient dans le disque en rotation. Selon la théorie de la relativité générale, une émission est amplifiée si elle est dirigée vers l’observateur à une vitesse proche de celle de la lumière. Puisque la vitesse au niveau du bord intérieur du disque doit être comparable, cela expliquerait que l’on parvienne à détecter un tel signal.

Cette découverte pourrait avoir un impact sur les travaux de l’Event Horizon Telescope (la collaboration qui a permis d’obtenir la première image d’un trou noir l’an dernier) : la variation observée pourrait compliquer le projet d’imager Sagittarius A*. Par contre, les scientifiques pensent que l’observatoire ALMA pourrait continuer à être utilisé pour surveiller la situation à long terme, afin d’en apprendre davantage sur la matière à l’origine de ces émissions.

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