Le télescope spatial James Webb (JWST) a fourni aux astronomes des observations sans précédent dans l’infrarouge moyen de Sagittarius A (Sgr A ), le trou noir supermassif au centre de notre galaxie. Ces nouvelles connaissances aident les scientifiques à percer le mystère des éruptions émises par ce géant cosmique et à éclairer davantage le rôle des champs magnétiques dans la formation de la matière autour des trous noirs.
Combler le fossé dans les observations de trous noirs
Pendant des années, les scientifiques ont étudié les éruptions de trous noirs sur différentes longueurs d’onde – proche infrarouge, radio et autres – chacune offrant une perspective unique sur ces événements énergétiques. Le problème résidait dans une pièce manquante : les données infrarouge moyen. Cette lacune a empêché une compréhension complète de la façon dont les éruptions évoluent et des mécanismes qui les conduisent. Les observations du JWST, révélées pour la première fois en janvier 2025, comblent ce vide, reliant les longueurs d’onde infrarouges et radio avec des données critiques dans l’infrarouge moyen.
Selon Sebastiano von Fellenberg de l’Institut Max Planck de radioastronomie, “les données sur l’infrarouge moyen sont passionnantes, car, grâce aux nouvelles données JWST, nous pouvons combler l’écart entre les régimes radio et proche infrarouge, qui constituait un ‘trou béant’ dans le spectre de Sgr A*.” Cette avancée confirme que les éruptions se produisent dans le spectre infrarouge moyen, ce qui n’est pas toujours cohérent avec les observations radio.
Analyse simultanée de plusieurs longueurs d’onde
Les capacités du JWST ont permis à l’équipe d’observer le trou noir à quatre longueurs d’onde différentes simultanément avec un seul instrument. Cela leur a permis de mesurer l’indice spectral de l’infrarouge moyen, une étape cruciale dans la compréhension de la dynamique des éruptions.
La clé de cette analyse réside dans le comportement des électrons à grande vitesse autour du trou noir. Lorsqu’ils tournent en spirale le long des lignes de champ magnétique, ces électrons émettent un rayonnement synchrotron – un sous-produit de la reconnexion magnétique et de la libération d’énergie. Les nouvelles observations confirment un processus appelé « refroidissement synchrotron », dans lequel ces électrons perdent de l’énergie, alimentant les émissions observées dans l’infrarouge moyen.
Mesurer l’intensité du champ magnétique
Cette confirmation est significative car elle permet une mesure indépendante de l’intensité du champ magnétique autour de Sgr A*. Les mesures précédentes reposaient sur d’autres paramètres, tels que la densité électronique, ce qui les rendait moins précises. Von Fellenberg explique que la nouvelle méthode est « assez « propre » dans le sens où peu d’hypothèses doivent être prises en compte dans la mesure », fournissant des données précieuses pour les modèles théoriques qui ont été peu contraints à cet égard.
Le fait que l’intensité des champs magnétiques soit cruciale pour comprendre le fonctionnement des trous noirs fait de cette découverte un pas en avant en astrophysique.
L’importance de l’observation spatiale
Ces observations n’auraient pas été possibles sans le JWST. L’atmosphère interfère avec les observations dans l’infrarouge moyen au sol, et l’instrument infrarouge moyen (MIRI) du télescope, fonctionnant en mode spectromètre à moyenne résolution (MRS), fournit la sensibilité et la couverture de longueur d’onde nécessaires pour mesurer l’indice spectral.
Comme le dit von Fellenberg : « Pour obtenir une sensibilité aussi élevée dans l’infrarouge moyen, il faut aller dans l’espace… De plus, l’instrument MIRI/MRS est le premier instrument à vous offrir une couverture de longueur d’onde aussi large pour Sgr A*, une condition préalable à la mesure de l’indice spectral, c’est donc vraiment un double coup dur !
En conclusion, les observations de Sagittarius A* dans l’infrarouge moyen par le JWST fournissent de nouvelles données cruciales sur la dynamique des éruptions de trous noirs, permettant aux scientifiques de mesurer l’intensité du champ magnétique avec une précision sans précédent. Cette avancée témoigne de la puissance des télescopes spatiaux et permettra d’affiner notre compréhension de ces objets cosmiques énigmatiques.
