RBS 797 est un amas de galaxies situé à environ 3,9 milliards d’années-lumière de la Terre. Quatre énormes cavités, ou bulles, ont été découvertes au centre de l’amas de galaxies RBS 797 grâce à Chandra. Le gaz chaud qui enveloppe les galaxies individuelles est invisible en lumière optique, mais il est détecté en rayons X par Chandra. Les scientifiques ont déjà observé de nombreuses paires de cavités en rayons X dans d’autres amas de galaxies, mais quatre dans un même amas, c’est très rare. Les chercheurs pensent que le quatuor de cavités représente l’activité explosive essentiellement simultanée d’une paire de trous noirs supermassifs au centre de l’amas de galaxies. Crédit : NASA/STScl/M.Calzadilla
Les scientifiques ont découvert quatre énormes cavités, ou bulles, au centre d’un amas de galaxies en utilisant les données de la NASA. NASAL’observatoire à rayons X Chandra de la NASA. Cet ensemble inhabituel de caractéristiques pourrait avoir été causé par les éruptions de deux trous noirs supermassifs en orbite l’un autour de l’autre.
Les amas de galaxies sont les plus grandes structures de l’univers maintenues ensemble par la gravité. Ils sont un mélange de centaines, voire de milliers de galaxies individuelles, d’énormes quantités de gaz chaud et de matière noire invisible. Le gaz chaud qui imprègne les amas contient beaucoup plus de masse que les galaxies elles-mêmes, et brille fortement dans la lumière des rayons X que Chandra détecte. Une énorme galaxie se trouve généralement au centre d’un amas.
Une nouvelle étude Chandra de l’amas de galaxies connu sous le nom de RBS 797, situé à environ 3,9 milliards d’années-lumière de la Terre, a mis en évidence deux paires distinctes de cavités s’éloignant du centre de l’amas.
Image aux rayons X de RBS 797. Crédit : NASA/CXC/Univ. de Bologne/F. Ubertosi
Ces types de cavités ont déjà été observés dans d’autres amas de galaxies. Les scientifiques pensent qu’elles sont le résultat d’éruptions provenant de régions proches d’une étoile supermassive. trou noir au milieu de la galaxie centrale massive. Lorsque la matière s’éloigne du trou noir sous forme de jets dans des directions opposées, elle crée des cavités dans le gaz chaud. La révélation de la RBS 797 est qu’il existe deux ensembles de jets dirigés perpendiculairement l’un à l’autre.
“Nous pensons savoir ce que représente une paire de cavités, mais que se passe-t-il lorsqu’un amas de galaxies en possède deux paires dans des directions très différentes ?” a déclaré Francesco Ubertosi de l’Université de Bologne en Italie, qui a dirigé l’étude Chandra.
Les astronomes avaient déjà observé la paire de cavités dans la direction est-ouest dans RBS 797, mais la paire dans la direction nord-sud n’a été détectée que dans une nouvelle observation Chandra, beaucoup plus longue. L’image plus profonde utilise presque cinq jours de temps d’observation Chandra, contre environ 14 heures pour l’observation originale. Le Very Large Array Karl G. Jansky de la National Science Foundation avait déjà observé des preuves de l’existence de deux paires de jets sous forme d’émissions radio, qui s’alignent avec les cavités.
Comment ce quatuor de cavités a-t-il été créé ? La réponse la plus probable, selon Ubertosi et ses collègues, est que RBS 797 contient une paire de trous noirs supermassifs qui ont lancé des jets dans des directions perpendiculaires presque en même temps.
“Notre meilleure idée est qu’une paire de trous noirs supermassifs a conduit à une paire de cavités”, a déclaré Myriam Gitti, co-auteur également de l’Université de Bologne. “Alors que nous pensons que les trous noirs supermassifs peuvent former des systèmes binaires, il est extrêmement rare que les deux soient observés dans une phase active – en ce sens, la découverte de deux trous noirs actifs proches gonflant des cavités dans RBS 797 est extraordinaire.”
En effet, précédemment une observation radio avec le réseau européen VLBI (EVN) a découvert deux sources radio ponctuelles séparées par seulement environ 250 années-lumière dans RBS 797. Si les deux sources sont des trous noirs supermassifs, elles font partie de la paire la plus proche jamais détectée. Les deux trous noirs devraient continuer à spiraler l’un vers l’autre, générant d’énormes quantités d’énergie. ondes gravitationnelleset finir par fusionner.
Il existe une autre explication possible pour les quatre cavités observées dans RBS 797. Ce scénario implique un seul trou noir supermassif, avec des jets qui parviennent à changer de direction assez rapidement. L’analyse des données Chandra montre que la différence d’âge entre les cavités est-ouest et nord-sud est inférieure à 10 millions d’années.
“S’il n’y a qu’un seul trou noir responsable de ces quatre cavités, alors nous devrons retracer l’histoire de son activité. Les aspects clés sont la façon dont l’orientation des jets a changé rapidement, et si cela est lié à l’environnement de l’amas de galaxies ou à la physique du trou noir lui-même – ou même…”.une combinaison des deux”, a déclaré Fabrizio Brighenti, co-auteur à l’Université de Bologne.
Un article décrivant ces résultats est publié dans The Astrophysical Journal Letters.
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Astronomers Spy Quartet of Enormous Cavities From Giant Black Holes.
Référence : “La vue Chandra la plus profonde de RBS 797 : preuve de deux paires de cavités équidistantes en rayons X” par Francesco Ubertosi, Myriam Gitti, Fabrizio Brighenti, Gianfranco Brunetti, Michael McDonald, Paul Nulsen, Brian McNamara, Scott Randall, William Forman, Megan Donahue, Alessandro Ignesti, Massimo Gaspari, Stefano Ettori, Luigina Feretti, Elizabeth L. Blanton, Christine Jones, Michael S. Calzadilla, 16 décembre 2021, The Astrophysical Journal Letters.
DOI : 10.3847/2041-8213/ac374c
arXiv : 2111.03679
Le Marshall Space Flight Center de la NASA gère le programme Chandra. Le Chandra X-ray Center du Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle les activités scientifiques depuis Cambridge (Massachusetts) et les opérations de vol depuis Burlington (Massachusetts).
