Au cœur de la galaxie NGC 4151, située à environ 50 millions d'années-lumière de la Terre, le télescope à rayons X XRISM a réalisé une percée majeure : pour la première fois, il a réussi à décomposer les vents puissants d'un trou noir supermassif en plusieurs composantes selon leur vitesse. Ces vents emportent le gaz hors des régions centrales et freinent la formation stellaire, apportant ainsi une réponse à une énigme de longue date : pourquoi les galaxies les plus massives comptent-elles bien moins d'étoiles que ne le prédisent les modèles théoriques ?
L'équipe dirigée par Xin Xiang, de l'Université du Michigan, a analysé cinq séries d'observations réalisées entre 2023 et 2024. Les spectres des instruments de XRISM ont révélé que ces vents sont constitués de trois couches distinctes : des absorbeurs chauds et lents (100 à 1 000 km/s), des flux très rapides (1 000 à 10 000 km/s) et des éjections ultra-rapides atteignant 10 000 à 100 000 km/s, soit près d'un tiers de la vitesse de la lumière. Au total, jusqu'à six strates de gaz absorbant ont été identifiées dans les spectres, ce qui témoigne de la nature hautement structurée de ces courants.
Ces flux sortants évacuent des masses considérables de gaz indispensable à la naissance de nouvelles étoiles. Dans les galaxies géantes, ce processus entraîne un déficit stellaire notable par rapport aux prévisions théoriques. L'énergie transportée par ces amas de matière dépasse les seuils requis pour balayer physiquement le gaz de formation d'étoiles hors des zones centrales de la galaxie.
Les observations de XRISM ont permis pour la première fois de lier les sursauts de rayons X durs à l'accélération des vents, confirmant le mécanisme de propulsion magnétocentrifuge. La résolution de XRISM, d'environ 5 électron-volts, est environ dix fois supérieure à celle de ses prédécesseurs Chandra et XMM-Newton, permettant de distinguer les fins détails spectraux dans la plage critique de la raie K du fer, là où se cachent les signatures des vents rapides. Les données ont été publiées dans la revue Astrophysical Journal Letters en juillet 2025 et complétées par une présentation lors de la 248e réunion de l'American Astronomical Society à Pasadena en juin 2026.
Ces résultats démontrent comment l'énergie d'accrétion du trou noir régule l'évolution de la galaxie dans son ensemble, en restreignant la croissance de la population stellaire dans ses régions centrales et en expliquant la pénurie d'étoiles dans les plus vastes galaxies de l'Univers.
