trou noir central de la Voie lactée

Au centre de la Voie lactée, là où le trou noir supermassif Sagittarius A* brasse les nuages de gaz comme un moulin broie le grain, les astronomes ont capté un pouls irrégulier. Le rayonnement gamma, la lumière la plus énergétique de l'Univers, n'y parvient pas en une onde régulière, mais avec une cassure, comme si le cœur de la Galaxie battait avec des irrégularités.

Au centre d'une galaxie, là où un trou noir supermassif enroule autour de lui un disque de gaz incandescent, naissent parfois des étoiles géantes. Elles ne ressemblent pas aux étoiles ordinaires : le disque les nourrit continuellement de matière, et l'étoile peut atteindre des centaines de masses solaires, restant brillante tant que le flux de gaz ne tarit pas.

Un réseau de radiotélescopes dispersés sur toute la planète capte le murmure d'un trou noir lointain. Chaque antenne enregistre un signal, mais comment combiner ces enregistrements si les horloges des stations ne battent pas à la même vitesse et si l'atmosphère déforme les ondes qui arrivent ?

L'amas de galaxies RXC J0528.9−3927 ressemble à une ville enveloppée de brume : au centre, un halo radio brille intensément, et plus loin, au-delà des limites habituelles, les astronomes ont discerné une lueur à peine perceptible. Elle s'étend sur deux millions d'années-lumière — trois fois plus loin que le halo lui-même.

Les géantes rouges au centre de la Voie lactée ressemblent à des phares lointains qui s'embrasent puis s'éteignent. Leur lumière traverse une poussière dense, mais les méthodes habituelles de mesure des distances échouent ici : les étoiles sont trop brillantes et instables, et la poussière déforme l'image.

La galaxie d'Andromède est notre plus proche grande voisine, et comme la Voie lactée, elle possède un manteau de gaz invisible. Ce manteau, fait de gaz très chaud et ténu, s'étend sur des centaines de milliers d'années-lumière. Le voir directement est presque impossible – le gaz est trop faible.

Une piste de danse où tournoient des couples. Au centre, un maître de cérémonie invisible qui donne le rythme. C'est le trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée, et les couples sont les étoiles dont les astronomes suivent les orbites depuis des années. Mais que se passerait-il si le maître de cérémonie était enveloppé dans un manteau de fourrure fait de matière diffuse ?

La surface calme d'un lac se couvre soudain de rides — quelque part en profondeur, un rocher sous-marin s'est effondré. L'eau tremble à peine, et les cercles s'étendent de plus en plus loin, jusqu'à atteindre le flotteur près de la rive.

1 799 kilomètres par seconde — c'est la vitesse à laquelle l'étoile S5-HVS1 quitte définitivement la galaxie. Il y a 4,8 millions d'années, elle a été éjectée du centre de la Voie lactée lors d'un passage très proche du trou noir supermassif Sgr A*.

En août 2019, les détecteurs LIGO et Virgo ont enregistré ondes gravitationnelles provenant de la fusion de deux objets compacts au sein d'une étoile binaire. L'un d'eux pesait 23 masses solaires — un trou noir ordinaire. Le second, 2.5–2.67 M⊙.

Le spectacle cosmique se déroule sur la scène de la galaxie Centaurus A. Dans le rôle principal, un trou noir supermassif avec un jet puissant qui transperce l'espace sur des centaines de milliers d'années-lumière.

Au centre de la Voie lactée, là où règne sans partage le trou noir supermassif Sagittaire A* (dont la métrique fut obtenue pour la première fois par Karl Schwarzschild), l'étoile S4714 effectue un voyage vertigineux.

En 1933, Fritz Zwicky évoquait pour la première fois une masse invisible maintenant les amas de galaxies. Des décennies plus tard, Vera Rubin dressait la carte de la rotation galactique, révélant la présence fantomatique de la matière noire.

Les détecteurs LIGO et Virgo capturent les ondulations de l'espace-temps, mais certains signaux obligent à réécrire les scénarios de mort stellaire.

Au cœur de presque chaque grande galaxie brille un noyau actif — un trou noir supermassif entouré d'un disque plat en rotation de gaz incandescent. Ce disque scintille déjà par lui-même, mais les astrophysiciens ont suspecté qu'un essaim entier de petits trous noirs de masse stellaire se cache à l'intérieur.

Une ville géante de plusieurs milliers de galaxies est enveloppée d'un nuage invisible de gaz surchauffé. Ce gaz est comme l'air d'une pièce : il peut être calme ou agité par des courants d'air. Les astronomes ont pointé un « thermomètre » à rayons X dernier cri vers cette ville – l'amas Abell 1795 – et ont mesuré la vitesse à laquelle le gaz s'y déplace.

Les trous noirs supermassifs au centre des galaxies sont comme d'immenses banians : leurs racines aériennes, des filaments, s'étendent sur des kiloparsecs pour puiser la matière nutritive.

Au cœur de notre cité d'étoiles — la galaxie — se cache un trou noir supermassif, Sagittaire A*. Autour de lui, l'étoile S2 exécute une danse effrénée. Mais ses mouvements trahissent plus que l'attraction du trou : un partenaire invisible participe à la valse — la matière noire.

Une loupe concentre la lumière du soleil en un point brillant. Si le verre présente un défaut minuscule, la tache lumineuse se déforme. C'est à peu près ainsi que fonctionne la lentille gravitationnelle : une galaxie massive courbe les rayons lumineux d'une source plus lointaine, créant une image agrandie et parfois déformée.

Le télescope à rayons X XRISM a observé le noyau de la galaxie Cygnus A pendant 170 000 secondes — l'une des sources radio les plus puissantes du ciel. En son centre se cache un trou noir supermassif qui aspire la matière et la chauffe jusqu'à ce qu'elle émette des rayons X.

Un chaudron géant qui couve presque toujours, mais qui projette parfois des gerbes d'étincelles. C'est à peu près le comportement du trou noir supermassif au centre de notre galaxie – l'objet Sagittaire A*. Il est quatre millions de fois plus massif que le Soleil et se trouve à 26 000 années-lumière de nous.

Le centre de la Voie lactée a longtemps laissé les astronomes perplexes : autour du trou noir supermassif Sagittaire A*, on observe un excès de rayonnement gamma — la forme la plus énergétique des ondes électromagnétiques.

Le cosmos est plein de mimétisme. Le papillon de verre porte le masque de la guêpe, la mouche inoffensive bourdonne comme une abeille. Et dans le monde de la gravité, le rôle de l'imposteur pourrait être joué par les condensats de Bose-Einstein — d'immenses amas de champ scalaire, indiscernables des trous noirs.

Une pièce sombre, de la poussière flotte dans l'air. Une lampe puissante s'allume – et les particules de poussière s'illuminent, révélant leur position. Les astronomes ont appliqué une technique similaire à notre Galaxie.

Au centre de la Voie lactée se cache quelque chose d'invisible mais de très massif — environ quatre millions de fois plus lourd que le Soleil. On l'appelle généralement trou noir et on le désigne sous le nom de Sagittaire A*.

Au cœur même de la Voie lactée, quelque chose émet continuellement une lueur gamma. Cette lumière est particulière : son énergie est exactement de 511 000 électronvolts. Une telle énergie apparaît lorsqu'un électron rencontre son antiparticule, le positron, et que les deux s'annihilent en laissant une bouffée de lumière.

Il y a environ 11 milliards d'années, la Voie lactée a subi une collision frontale. Pas avec un astéroïde, mais avec toute une galaxie plus petite. Elle a percuté la nôtre et a été déchiquetée, comme un nuage de farine frappé d'un coup de poing.

La galaxie MCG+11-11-032 est relativement proche de nous — sa lumière met environ 150 millions d'années à nous parvenir. En son centre, comme dans la plupart des grandes galaxies, se trouve un trou noir supermassif. Mais il y a quelques années, les astronomes ont eu un soupçon : et s'il y en avait deux ? Le spectre en rayons X a donné l'indice.

Au centre de la Voie lactée se trouve le trou noir supermassif Sagittarius A*. Il est quatre millions de fois plus massif que le Soleil, mais à l'échelle cosmique, il se comporte calmement : il ne s'illumine que rarement, lorsqu'il avale une portion de gaz.

Au centre de la lointaine galaxie MCG-6-30-15 se trouve un trou noir supermassif. Autour de lui tourne un disque de gaz incandescent, et au-dessus du disque flotte un nuage de particules encore plus chaudes — la couronne. En février 2024, trois télescopes à rayons X — XRISM, NuSTAR et XMM-Newton — ont observé ce système simultanément.

Huit géantes rouges — de vieilles étoiles gonflées, semblables à ce que deviendra notre Soleil — jouent faux. Leur surface oscille régulièrement, comme une cloche, mais dans cette sonnerie on entend des ratés : certains tons disparaissent, le rythme se brise.

Au télescope, on voit une galaxie qui ressemble à une immense toupie lumineuse. Son disque s'étend sur trente mille années-lumière — un tiers du diamètre de notre Voie lactée. Mais le plus surprenant : cette toupie existait déjà deux milliards d'années après la naissance de l'univers.

Le centre de notre Galaxie est une cuisine bondée où plusieurs plats mijotent en même temps, et la vapeur se mêle en un seul nuage. Les rayons X du rémanent d'une étoile explosée, du vent stellaire autour du trou noir supermassif et du gaz chaud entre les étoiles se superposent.

La lumière d'un quasar lointain — le noyau brillant d'une galaxie — passe près d'une galaxie massive et se courbe, comme le faisceau d'une lampe de poche à travers un verre irrégulier. Si la lentille et la source sont presque parfaitement alignées, on observe non pas un seul quasar, mais plusieurs images de celui-ci.

Depuis près d'un siècle, les astronomes traquent la matière noire, cette armature invisible qui empêche les galaxies de se désagréger. Le premier à en parler fut Fritz Zwicky, puis Vera Rubin en a prouvé l'existence en montrant que les étoiles des confins galactiques se déplacent trop vite.

Autour de chaque galaxie se trouve une enveloppe invisible de gaz chaud, comme la vapeur au-dessus d'une casserole d'eau bouillante. Ce gaz émet très peu de rayons X, ce qui le rend très difficile à mesurer. Pourtant, c'est en lui que se trouve la mémoire des explosions d'étoiles et de la croissance de la galaxie.

Au cœur même de la Voie lactée, derrière un épais rideau de poussière, se cache un gigantesque amas de gaz : la zone moléculaire centrale. On ne peut pas la voir à l'œil nu : la poussière absorbe la lumière visible, comme un brouillard épais masque les lumières d'une ville.

Au centre de la Voie lactée, parmi les nuages denses de gaz et de poussière, se trouve une région appelée Sagittaire C. Elle ressemble à un carrefour animé : des étoiles y naissent, des flux de matière s'y heurtent, et tout cela est éclairé par des rayons X. Pendant longtemps, cette lueur est restée une énigme.

Dans l'amas de la Règle, l'amas de galaxies riche le plus proche de nous, les astronomes ont repéré une onde de choc. Elle est née lorsqu'un amas a percuté un autre, comme la vague à la proue d'un navire fendant l'eau. Cette onde a comprimé et chauffé le gaz entre les galaxies. Deux galaxies se trouvent juste derrière le front de l'onde.

Dans le ciel austral, l'étoile Acrux brille intensément – c'est le point le plus bas de la constellation de la Croix du Sud. Ce n'est pas une étoile unique, mais toute une famille. De nouvelles observations ont révélé qu'elle ne compte pas cinq, mais sept étoiles liées par la gravité, comme des enfants se tenant par la main dans une ronde.