L'éternuement galactique : les bulles du trou noir express
En 2020, le télescope à rayons X eROSITA a découvert deux énormes bulles suspendues au-dessus et en dessous du disque de notre galaxie. Ces nuages de gaz chauffés à des millions de degrés sont la trace d'une colossale éjection d'énergie depuis le centre.
Les astronomes ont étudié le bord sud-est d'une des bulles, là où la matière percute le milieu ténu environnant. En décomposant la lumière X en couleurs grâce à la spectroscopie, ils ont déterminé que l'onde de choc file à 700 km/s, et que l'environnement est presque vide : le gaz est essentiellement composé d'hydrogène et contient moins de 10 % d'éléments lourds par rapport au Soleil. Bien que le gaz soit brûlant, un astronaute à l'intérieur ne ressentirait pas la chaleur — la densité y est des milliards de fois plus faible que celle de l'air, et les particules se croisent sans presque se heurter. Cette onde de choc agit comme un accélérateur naturel : elle propulse des particules à des vitesses telles qu'elles deviennent des rayons cosmiques, bombardant la Terre. Comprendre ces bulles relie l'histoire de notre galaxie au mystère des particules les plus énergétiques de l'Univers.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.20740
Unlike the complicated X-ray and radio structure observed in the North Polar Spur area, the South-Eastern part of the eROSITA bubbles can be reasonably well described as a propagating forward shock, plausibly created by the transient energy release at the Galactic Center. In this model, the physical radius of the bubble is $$R_{\rm b}\sim 7-8\,{\rm kpc}$$ and the age of the outburst is $$t_{\rm age}\sim 5-8\,{\rm Myr}$$. The visible segment of the shock front (located at a distance of $$\sim 10-12\,{\rm kpc}$$ above the Galactic Disk and at a similar distance from the Sun) is currently expanding with the velocity $$\sim 700\,{\rm km\,s^{-1}}$$ through the gas with density $$n_e\sim 3\times 10^{-4}\,{\rm cm^{-3}}$$, and the abundance of heavy elements in this gas is $$Z\lesssim 0.1 \times Z_\odot$$. Unlike constraints derived from the line-of-sight-integrated quantities, these are effectively in situ measurements of the circumgalactic medium (CGM) properties. Given the simplifying assumptions used in deriving the density, we assign a factor of 2 systematic uncertainty to the final estimate. An eventual decisive test for the shock properties can be provided by the velocity measurements of the X-ray-emitting gas with soft X-ray bolometers. The extended forward shock propagating through low-metallicity gas is a favorable site to accelerate very high-energy cosmic rays, which might contribute to the observed proton-rich galactic cosmic ray component at PeV energies.
La vitesse de l'onde de choc (700 km/s) est telle qu'elle pourrait parcourir la distance Terre-Lune en 9 minutes.