Les astronomes sont "stupéfaits" par la découverte de filaments mystérieux dans le centre de la Voie lactée.

Les astrophysiciens ont découvert un nouveau groupe de filaments horizontaux rayonnant à partir du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. Cette découverte pourrait fournir davantage d'informations sur la rotation et l'orientation du disque d'accrétion du trou noir, approfondissant ainsi notre compréhension du noyau de la galaxie. (Concept artistique des filaments cosmiques.)

Image MeerKAT du centre galactique avec des angles de position codés par couleur de tous les filaments. Crédit : Farhad Yusef-Zadeh/Université Northwestern

Une équipe internationale d'astrophysiciens a découvert quelque chose de complètement nouveau, caché au centre de la galaxie de la Voie lactée.

Au début des années 1980, Farhad Yusef-Zadeh de l'Université Northwestern a découvert d'énormes filaments unidimensionnels suspendus verticalement près de Sagittarius A*, le trou noir supermassif central de notre galaxie. Maintenant, Yusef-Zadeh et ses collaborateurs ont découvert une nouvelle population de filaments - mais ces fils sont beaucoup plus courts et se trouvent horizontalement ou radialement, se propageant comme les rayons d'une roue à partir du trou noir.

Bien que les deux populations de filaments partagent plusieurs similitudes, Yusef-Zadeh suppose qu'elles ont des origines différentes. Alors que les filaments verticaux balayent la galaxie, s'élevant jusqu'à 150 années-lumière de hauteur, les filaments horizontaux ressemblent plus aux points et tirets du code Morse, ponctuant seulement un côté de Sagittarius A*.

L'étude a été publiée le 2 juin dans The Astrophysical Journal Letters.

Image MeerKAT du centre galactique avec des angles de position codés par couleur des longs filaments verticaux. Crédit : Farhad Yusef-Zadeh/Université Northwestern

« C'était une surprise de découvrir soudainement une nouvelle population de structures qui semblent pointer dans la direction du trou noir », a déclaré Yusef-Zadeh. « J'ai été en fait stupéfait en les voyant. Nous avons dû effectuer beaucoup de travail pour établir que nous ne nous trompions pas. Et nous avons découvert que ces filaments ne sont pas aléatoires mais semblent être liés au flux sortant de notre trou noir. En les étudiant, nous pourrions en apprendre davantage sur la rotation du trou noir et l'orientation du disque d'accrétion. Il est satisfaisant de trouver de l'ordre au milieu d'un champ chaotique du noyau de notre galaxie. »

Expert en radioastronomie, Yusef-Zadeh est professeur de physique et d'astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et membre de CIERA.

Image MeerKAT du centre galactique avec des angles de position codés par couleur des filaments courts et radiaux. Crédit : Farhad Yusef-Zadeh/Université Northwestern

La nouvelle découverte peut surprendre, mais Yusef-Zadeh n'est pas étranger à la découverte de mystères au centre de notre galaxie, situé à 25 000 années-lumière de la Terre. La dernière étude s'appuie sur quatre décennies de ses recherches. Après avoir découvert les filaments verticaux en 1984 avec Mark Morris et Don Chance, Yusef-Zadeh, avec Ian Heywood et leurs collaborateurs, a ensuite découvert deux énormes bulles émettant des ondes radio près de Sagittarius A*. Puis, dans une série de publications en 2022, Yusef-Zadeh (en collaboration avec Heywood, Richard Arent et Mark Wardle) a révélé près de 1000 filaments verticaux, qui apparaissaient par paires et en grappes, souvent empilés à égale distance ou côte à côte comme des cordes sur une harpe.

« J'ai été en fait stupéfait en les voyant. Nous avons dû effectuer beaucoup de travail pour établir que nous ne nous trompions pas. » - Farhad Yusef-Zadeh, astrophysicien

Yusef-Zadeh attribue l'afflux de nouvelles découvertes à la technologie améliorée de la radioastronomie, en particulier au télescope MeerKAT de l'Observatoire South African Radio Astronomy (SARAO). Pour localiser les filaments, l'équipe de Yusef-Zadeh a utilisé une technique pour supprimer le bruit de fond et lisser le bruit des images MeerKAT afin d'isoler les filaments des structures environnantes.

« Les nouvelles observations du MeerKAT ont été un changement de paradigme », a-t-il déclaré. « L'avancement de la technologie et le temps d'observation dédié nous ont fourni de nouvelles informations. C'est vraiment une réalisation technique pour les radioastronomes. »

Après avoir étudié les filaments verticaux pendant des décennies, Yusef-Zadeh a été choqué de découvrir leurs homologues horizontaux, qu'il estime avoir environ 6 millions d'années. « Nous avons toujours pensé aux filaments verticaux et à leur origine », a-t-il dit. « J'ai l'habitude de les voir verticaux. Je n'ai jamais envisagé qu'il puisse y en avoir d'autres le long du plan. »

Alors que les deux populations comprennent des filaments unidimensionnels qui peuvent être vus avec des ondes radio et semblent être liés aux activités du centre galactique, les similitudes s'arrêtent là.

Un schéma diagrammatique de l'efflux de Sagittarius A*, le trou noir supermassif central de la Voie lactée. Crédit : Farhad Yusef-Zadeh/Université Northwestern

The vertical filaments are perpendicular to the galactic plane; the horizontal filaments are parallel to the plane but point radially toward the center of the galaxy where the black hole lies. The vertical filaments are magnetic and relativistic; the horizontal filaments appear to emit thermal radiation. The vertical filaments encompass particles moving at speeds near the speed of light; the horizontal filaments appear to accelerate thermal material in a molecular cloud. There are several hundred vertical filaments and just a few hundred horizontal filaments. And the vertical filaments, which measure up to 150 light-years high, far surpass the size of the horizontal filaments, which measure just 5 to 10 light-years in length. The vertical filaments also adorn space around the nucleus of the galaxy; the horizontal filaments appear to spread out to only one side, pointing toward the black hole.

“One of the most important implications of radial outflow that we have detected is the orientation of the accretion disk and the jet-driven outflow from Sagittarius A* along the galactic plane,” Yusef-Zadeh said.

The new discovery is filled with unknowns, and Yusef-Zadeh’s work to unravel its mysteries has just begun. For now, he can only consider a plausible explanation of the new population’s mechanisms and origins.

“We think they must have originated with some kind of outflow from an activity that happened a few million years ago,” Yusef-Zadeh said. “It seems to be the result of an interaction of that outflowing material with objects near it. Our work is never complete. We always need to make new observations and continually challenge our ideas and tighten up our analysis.”