Une étude récente indique que les trous noirs supermassifs très actifs, responsables de la génération de quasars au centre des galaxies, pourraient modifier de manière significative l'évolution chimique de ces galaxies.
La recherche, dirigée par le Centre d'Astrobiologie (CAB) en Espagne, a impliqué la collaboration avec l'Institut d'Astrophysique d'Andalousie (IAA), GRANTECAN et l'Institut d'Astronomie et d'Astrophysique de l'Académie Sinica à Taïwan.
Les quasars sont parmi les objets les plus brillants de l'univers, présentant un trou noir supermassif en leur cœur, avec des masses allant de millions à des milliards de masses solaires, entouré d'un disque d'accrétion de gaz. La gravité intense du trou noir génère des températures et des pressions extrêmes dans le disque, conduisant à une radiation intense et à des phénomènes tels que des jets relativistes et des vents cosmiques qui injectent de grandes quantités d'énergie dans la galaxie.
L'équipe a cartographié les abondances relatives d'oxygène et d'azote dans le gaz de la galaxie active SDSS 1430+1339, découverte par des bénévoles du projet de science citoyenne Galaxy Zoo et située à plus d'un milliard d'années-lumière de la Terre. Ce quasar, surnommé 'Teacup' en raison de sa forme de tasse, présente une bulle de gaz chaud et ionisé de plus de trente mille années-lumière de diamètre entourant son noyau actif.
Cette bulle est associée à un flux massif d'énergie et de particules à haute vitesse généré par l'activité de son trou noir supermassif. Les données montrent que ce flux, appelé 'supervent', agit comme un puissant mécanisme d'injection d'énergie dans toute la galaxie, affectant la composition chimique du gaz.
Montserrat Villar, chercheuse au CAB et auteur principal, a déclaré : 'Notre étude montre que ce supervent impacte la composition chimique du gaz en traversant la galaxie, atteignant d'énormes distances.' Elle a noté qu'un phénomène similaire au cœur de la Voie lactée pourrait contaminer des éléments lourds dans un vaste volume, y compris notre système solaire.
Les variations observées des abondances d'oxygène et d'azote dans toute la galaxie Teacup peuvent correspondre à divers scénarios, tous impliquant l'activité du trou noir supermassif comme le mécanisme final de l'enrichissement chimique du gaz, même à de grandes distances.
La co-auteur Sara Cazzoli de l'IAA a souligné l'importance de comprendre comment les trous noirs supermassifs régulent l'évolution des galaxies, affirmant que l'étude apporte des preuves directes de leur impact sur l'évolution chimique.
L'équipe a utilisé des données de spectroscopie de champ intégral provenant de l'instrument MUSE au Very Large Telescope (VLT) au Chili, qui a permis une étude détaillée du gaz ionisé faible entourant des galaxies actives comme Teacup.
L'analyse de l'abondance relative et de la distribution des éléments lourds dans le gaz des galaxies est cruciale pour reconstruire l'histoire de leur évolution chimique, ce qui est essentiel pour la formation d'étoiles et de planètes.
Villar a conclu : 'Cette étude n'est que le début, car elle peut être étendue à de nombreuses autres galaxies. Nous avons les outils théoriques et les données nécessaires pour enquêter si des phénomènes similaires se sont produits tout au long de l'histoire cosmique.'