galaxie de Seyfert

Un petit monstre se cache dans une galaxie naine, et c'est son voisin qui le nourrit. La galaxie satellite fusionne lentement avec une voisine massive, et le gaz des régions externes tombe vers le centre, où se trouve un trou noir.

Dans une ruelle tranquille d'une galaxie, où les étoiles sont rares et vieilles, surgit soudain une lumière plus brillante qu'une galaxie entière. C'est une supernova de type Ia : l'explosion thermonucléaire d'une naine blanche, que les astronomes utilisent comme chandelle standard pour mesurer les distances cosmiques.

Le télescope à rayons X XMM-Newton a observé la galaxie Mrk 1044 pendant deux heures d'affilée. À l'intérieur, un trou noir autour duquel tourbillonne un gaz surchauffé. Ce gaz émet des rayons X, et sa luminosité tremble : tantôt plus brillante, tantôt plus faible.

Dans le cosmos lointain existe un objet hypothétique : un trou noir ultra-froid. Il est chargé et se trouve dans un univers en expansion (l'espace de Sitter). Sa température est proche du zéro absolu — environ un billionième de degré au-dessus.

Un marathon de 13 milliards d'années a commencé avec des poids différents. Cent masses solaires, c'est plus léger qu'un nuage de gaz. Cent mille, c'est la domination gravitationnelle, comparable à un éléphant parmi des chatons. C'est ainsi que se présentaient les graines de trous noirs qui, à notre époque, devaient se transformer en géants supermassifs.

Dans le champ profond de James Webb, parmi des milliers de galaxies, les astronomes ont examiné la source JADES-GS 209777 — et y ont découvert un poussin cosmique. Sa « coquille » est une épaisse enveloppe de gaz et de poussière qui a longtemps caché le trou noir en croissance au centre.

Le vent le plus rapide de l'Univers file à 0,58 fois la vitesse de la lumière. Il parcourt la distance Terre-Lune en deux secondes. Ce vent n'est pas un jet, mais un large flux de gaz jaillissant du centre de la galaxie.

Le cosmos est plein de cris que nous n'entendons pas. Chaque fois qu'un trou noir déchire une étoile, une éruption éblouissante naît, et souvent – un jet relativiste étroit qui fuse sur des milliers d'années-lumière.

Le télescope « James Webb » a plongé son regard dans une époque où l'Univers avait moins d'un milliard d'années et y a aperçu d'étranges objets — des « petits points rouges ». Ce sont des trous noirs de la masse de millions de soleils, mais nichés dans des galaxies très compactes et chimiquement presque intactes.

Au cœur de nombreuses galaxies se cache un trou noir supermassif qui éjecte des jets de plasma relativistes sur des centaines de kiloparsecs. L'un d'eux est la galaxie radio ESO 137-G007 dans l'amas de la Règle, connue sous le nom de « Galaxie-tire-bouchon » en raison de ses jets en spirale.

Le trou noir n'est pas un vide figé, mais un moteur magnétique vivant. Son « cœur » — le disque d'accrétion — pulse : à l'inspiration, la matière s'enroule en entonnoir ; à l'expiration, la reconnexion magnétique déchire les lignes de champ, et le plasma jaillit loin de l'horizon.

Le cœur de nombreuses galaxies abrite un trou noir supermassif. Il ne reste pas simplement assis au centre : il s'embrase parfois violemment en avalant le gaz environnant.

Comme un projecteur : de profil, il émet une lumière rouge terne, mais de face, il éblouit en blanc-bleu. C'est exactement ce que sont les mystérieux « petits points rouges » de l'univers primordial : des trous noirs géants tournés vers nous de profil.

L'expansion de l'univers, découverte par Edwin Hubble, nous a offert une image du cosmos jeune, mais aussi des questions épineuses.

La ville est endormie depuis longtemps : pas une fenêtre éclairée, pas une nouvelle maison. Seul au centre, dans un unique bâtiment, quelqu'un a oublié d'éteindre un projecteur. C'est ainsi qu'apparaît une galaxie où les étoiles ne naissent plus, tandis que son trou noir central brille encore.

Le trou noir GRS 1915+105 se cache généralement derrière un rideau de gaz dense — son émission de rayons X est fortement absorbée sur le chemin vers nous. Mais en avril 2023, il a soudainement érupté : le flux de rayons X a presque décuplé.

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.

La galaxie Holmberg IX ressemble à une ville où l'on cesserait soudain de construire de nouveaux immeubles, alors que les matériaux ne manquent pas. Les astronomes l'ont observée avec différents télescopes et ont vu une scène étrange : le gaz et les éléments lourds abondent, mais la poussière est presque absente.

Le télescope Fermi a enregistré pendant 17 ans le rayonnement gamma des noyaux actifs de galaxies abritant des trous noirs géants en leur centre. La lueur de leurs jets évoque une cacophonie chaotique : elle varie sans cesse.

Pendant cinquante ans, les astronomes n'ont pas réussi à comprendre la nature du puissant rayonnement X de l'étoile gamma Cassiopée. On soupçonnait un compagnon invisible, mais sans preuve. Le télescope japonais XRISM, équipé d'une spectroscopie à haute résolution, a capté de minuscules décalages dans les raies d'émission.

Dans le nuage de gaz laissé par l'explosion d'une étoile (ce qu'on appelle un rémanent de supernova), des astronomes ont remarqué une lettre S géante et lumineuse. Elle a été créée par deux jets de matière surchauffée éjectés lors de la catastrophe.

Un jet d'eau sortant d'un tuyau d'arrosage et frappant un mur s'étale sur les côtés. De la même manière se comportent les jets astrophysiques — d'étroits flux de plasma éjectés des environs des trous noirs ou des jeunes étoiles.

Au cœur de la constellation d'Ophiuchus se trouve la galaxie NGC 6447. Jusqu'à récemment, elle était calme et discrète, comme une maison aux fenêtres éteintes. Mais au cours des 14 dernières années, quelque chose s'est allumé en son centre — et cela est désormais visible en infrarouge.

Les trous noirs sont des éviers cosmiques, des entonnoirs gravitationnels qui aspirent la matière environnante. Ce processus, appelé accrétion, ne se déroule pas toujours sans heurts : une partie du gaz qui tombe peut être éjectée sous forme de jets relativistes étroits — les jets.

Au centre de la galaxie Ton S180 se trouve un trou noir qui émet régulièrement des éruptions de rayons X. Ces éruptions sont comme la lumière d'une lampe de poche éclairant un disque de gaz surchauffé en rotation.

Une ville où l'on construit simultanément un gratte-ciel et un immense parc. Le gratte-ciel s'élève vers le ciel, le parc s'étend en largeur. Les deux chantiers vont bon train et se gênent mutuellement, mais à terme, ils doivent former un tout cohérent.

Une ville vue de nuit depuis les airs semble calme, mais dans ses quartiers, la vie grouille : quelque part, des rues sont barrées, ailleurs, des chantiers sont en cours, et dans les sous-sols, les équipements vrombissent. C'est un peu ainsi que les astronomes ont perçu l'amas de galaxies SPT-CL J2215-3537, situé si loin que sa lumière a mis plus de 8 milliards d'années pour nous parvenir.

Au centre de la galaxie VV 340a se trouve un trou noir supermassif — un objet dont la gravité est si puissante que même la lumière ne peut s'en échapper. Il émet un jet relativiste — un flux étroit de matière accélérée à des vitesses proches de celle de la lumière.

Dans les années 2010, les astronomes ont remarqué une chose étonnante : les trous noirs supermassifs au centre des galaxies, malgré d'énormes différences de taille et de luminosité, s'alignent sur une même ligne droite lorsqu'on trace un graphique de leur émission en millimétrique en fonction de leurs rayons X et de leur masse.

Le trou noir du système binaire V4641 Sagittarii se comporte comme un mixeur géant. Il aspire la matière de l'étoile voisine et la rejette dans l'espace sous forme de deux jets étroits. Ces jets frappent le gaz environnant comme un jet d'eau sur du sable, et creusent peu à peu une cavité immense autour du trou noir.

Une nouvelle étude le confirme : les ondes de choc dans le plasma autour des trous noirs supermassifs au centre des galaxies agissent comme des vagues océaniques qui propulsent les protons à des vitesses proches de celle de la lumière. Même une vague faible leur cède un dixième de son énergie — comme une petite houle qui enverrait un surfeur dans l'espace.