Communiqué de presse

ALMA et MUSE découvrent une fontaine galactique

6 novembre 2018

Des observations effectuées par ALMA et des données acquises par le spectrographe MUSE installé sur le VLT de l’ESO ont mis au jour l’existence d’une énorme fontaine de gaz moléculaire alimentée par un trou noir situé dans la galaxie la plus brillante de l’amas Abell 2597. Le cycle galactique complet des flux entrant et sortant de cette vaste fontaine cosmique n’avait encore jamais été observé dans aucun système.

A moins d’un milliard d’années lumière de la Terre, au sein de l’amas de galaxies Abell 2597, se trouve une gigantesque fontaine galactique. Un trou noir massif situé au cœur d’une lointaine galaxie a été surpris en pleine phase d’éjection de gaz moléculaire froid dans l’espace, dont la chute sur le trou noir s’apparente à un véritable déluge intergalactique. Les flux entrant et sortant de cette extraordinaire fontaine cosmique n’avaient encore jamais été simultanément observés. Cette fontaine prend sa source au cœur  de la galaxie la plus brillante de l’amas Abell 2597, dans les 100 000 années lumière de la partie centrale de cette galaxie.

“Ce système est probablement le tout premier à nous offrir la confirmation d’un flux de gaz moléculaire froid s’écoulant en direction du trou noir et d’un flux sortant, expulsé par le trou noir”, précise Grant Tremblay du Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, ancien boursier de l’ESO, et auteur principal de cette étude. “Le trou noir supermassif situé au cœur de cette gigantesque galaxie se comporte à l’image d’une pompe mécanique alimentant une fontaine.”

Grant Tremblay et son équipe ont utilisé le réseau ALMA pour déterminer la position et le mouvement des molécules de monoxyde de carbone à l’intérieur de la nébuleuse. Ces molécules froides, caractérisées par une température inférieure à 250–260°C, ont été observées en phase de chute sur le trou noir. L’équipe a par ailleurs utilisé les données acquises par l’instrument MUSE qui équipe le Very Large Telescope de l’ESO pour suivre le gaz plus chaud – expulsé par le trou noir sous forme de jets.

“L’étude détaillée de la source au moyen des données d’ALMA et de MUSE lui confère un aspect unique”, ajoute Grant Tremblay. “Les deux installations offrent une combinaison incroyablement puissante”.

La combinaison de ces deux jeux de données permet de dresser une cartographie complète du processus. Le gaz froid s’écoule en direction du trou noir, l’enflammant et l’amenant à propulser des jets rapides de plasma incandescent dans le vide. Ces jets jaillissent ensuite du trou noir, formant une splendide fontaine galactique. Incapable d’échapper à l’attraction gravitationnelle de la galaxie, le plasma se refroidit, ralentit, puis finit par retomber sur le trou noir, alimentant un nouveau cycle. 

Cette observation sans précédent pourrait permettre de mieux connaître le cycle de vie des galaxies. L’équipe considère que ce processus pourrait non seulement être la norme, mais également essentiel à la compréhension de la formation galactique. Les flux entrant et sortant de gaz moléculaire froid ont fait l’objet d’observations antérieures. Toutefois, c’est la première fois qu’ils sont simultanément détectés au sein d’un même système. Cette observation offre donc la toute première confirmation que l’un et l’autre flux s’inscrivent dans le cadre d’un même processus. 

Abell 2597 se situe dans la constellation du Verseau. Son appellation dérive de son appartenance au catalogue Abell des riches amas de galaxies. Dans ce catalogue figurent également des amas tels l’amas du Fourneau, l’amas d’Hercule et l’amas de Pandora.

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Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “A Galaxy-Scale Fountain of Cold Molecular Gas Pumped by a Black Hole”, paru au sein de la revue The Astrophysical Journal.

L’équipe était composée de G. R. Tremblay (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis; Centre d’Astronomie et d’Astrophysique de Yale, Université de Yale, New Haven, Etats-Unis), F. Combes (LERMA, Observatoire de Paris, Sorbonne Université, Paris, France), J. B. R. Oonk (ASTRON, Dwingeloo, Pays-Bas; Observatoir de Leiden, Pays-Bas), H. R. Russell (Institut d’Astronomie, Université de Cambridge, Royaume-Uni), M. A. McDonald (Institut Kavli d’Astrophysique et de Recherche Spatiale, Institut de Technologie du Massachusetts, Cambridge, Etats-Unis), M. Gaspari (Département des Sciences Astrophysiques, Université de Princeton, Etats-Unis), B. Husemann (Institut Max Planck dédié à l’Astronomie, Heidelberg, Allemagne), P. E. J. Nulsen (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis; ICRAR, Université d’Australie Occidentale, Crawley, Australie), B. R. McNamara (Département de Physique & et d’Astronomie, Université de Waterloo, Canada), S. L. Hamer (CRAL, Observatoire de Lyon, Université de Lyon, France), C. P. O’Dea (Département de Physique & d’Astronomie, Université de Manitoba, Winnipeg, Canada; Ecole de Physique & d’Astronomie, Institut de Technologie de Rochester, Etats-Unis), S. A. Baum (Ecole de Physique & d’Astronomie, Institut de Technologie de Rochester, Etats-Unis; Faculté de Science, Université de Manitoba, Winnipeg, Canada), T. A. Davis (Ecole de Physique & d’Astronomie, Université de Cardiff, Royaume-Uni), M. Donahue (Département de Physique et d’Astronomie, Université d’Etat du Michigan, East Lansing, Etats-Unis), G. M. Voit (Département de Physique et d’Astronomie, Université d’Etat du Michigan, East Lansing, Etats-Unis), A. C. Edge (Département de Physique, Université de Durham, Royaume-Uni), E. L. Blanton (Département d’Astronomie et Institut de Recherche en Astrophysique, Université de Boston, Etats-Unis), M. N. Bremer (Laboratoire de Physique H. W. Wills, Université de Bristol, Royaume-Uni), E. Bulbul (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis), T. E. Clarke (Laboratoire de recherche navale, Division de la télédétection, Washington, DC, Etats-Unis), L. P. David (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-UNis), L. O. V. Edwards (Département de Physique, Université d'État polytechnique de Californie, San Luis Obispo, Etats-Unis), D. Eggerman (Centre d’Astronomie et d’Astrophysique de Yale, Université de Yale, New Haven, Etats-Unis), A. C. Fabian (Institut d’Astronomie, Université de Cambridge, Royaume-Uni), W. Forman (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis), C. Jones (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis), N. Kerman (Centre d’Astronomie et d’Astrophysique de Yale, Université de Yale, New Haven, Etats-Unis), R. P. Kraft (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis), Y. Li (Centre de Simulation Astrophysique, Institut Flatiron, New York, Etats-Unis; Département d’Astronomie, Université du Michigan, Ann Arbor, Etats-Unis), M. Powell (Centre d’Astronomie et d’Astrophysique de Yale, Université de Yale, New Haven, Etats-Unis), S. W. Randall (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis), P. Salomé (LERMA, Observatoire de Paris, Sorbonne Université, Paris, France), A. Simionescu (Institut des Sciences Spatiales et Astronautiques [ISAS], Kanagawa, Japon), Y. Su (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis), M. Sun (Département de Physique et d’Astronomie, Université d’Alabama à Huntsville, Etats-Unis), C. M. Urry (Centre d’Astronomie et d’Astrophysique, Université de Yale, New Haven, Etats-Unis), A. N. Vantyghem (Département de Physique & d’Astronomie, Université de Waterloo, Canada), B. J. Wilkes (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis) et J. A. ZuHone (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Cambridge, Etats-Unis).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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Contacts

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Francoise Combes
LERMA, Paris Observatory
Paris, France
Courriel: francoise.combes@obspm.fr

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1836.