Ce mystère au cœur de la Voie Lactée que les astronomes ne parviennent toujours pas à percer

Atlantico.fr : Les « nuages » situés au centre de notre galaxie fascinent les scientifiques depuis leur découverte dans les années 50. Pourquoi ce phénomène suscite-t-il autant d’enthousiasme ?

Olivier Sanguy : Certains de ces nuages permettent de mieux comprendre notre galaxie et sa dynamique, notamment la formation d’étoiles ou l’activité de son trou noir central supermassif (environ 4 millions de masses solaires). Un nuage appelé North Polar Spur au-dessus du centre de notre galaxie intrigue en effet les astronomes depuis un moment et on a souvent avancé qu’il avait pour origine une supernova (la mort violente d’une étoile). En gros, c’est une trace d’un événement violent dans le passé. Et tout l’intérêt est là : en observant ce type d’objets, on peut reconstituer une chronologie de notre galaxie et ainsi mieux saisir sa dynamique.

Les astrophysiciens ont longtemps débattu de la composition de ces nuages. Quelles étaient les différentes thèses ?

Plus que leur composition, c’est surtout leur origine. Avec de nouveaux observatoires, notamment spatiaux, on a compris que ces nuages sont des zones de fortes émissions dans les rayonnements gamma ou X. D’où l’idée, vu les énergies en jeu, qu’ils résultent d’événements violents comme une supernova. Hypothèse avancée pour le North Polar Spur. On a progressé en 2010 avec ce qu’on appelle les Bulles de Fermi, ainsi nommées, car découvertes grâce à l’observatoire spatial américain Fermi Gamma-ray Space Telescope (lancé en 2008). Pour les comprendre, imaginez 2 bulles de 25 000 années-lumière situées au nord et au sud de notre galaxie au niveau de son centre. Ces bulles émettent dans le rayonnement gamma, très énergétique. Leur composition montre des éléments lourds, comme le carbone, qui sont produits dans les étoiles. Le problème est qu’une supernova n’est pas suffisante pour expliquer une telle structure. On a alors théorisé que ces bulles témoignaient d’une activité passée bien plus forte issue du trou noir central de notre galaxie.

De nouvelles images provenant du télescope en orbite eROSITA nous sont parvenues. Peuvent-elles nous apporter de nouveaux éléments de compréhension ?

En effet, eROSITA a apporté un nouvel élément important. C’est un instrument allemand d’observation du rayonnement X hébergé dans le télescope spatial russe Spektr-RG lancé en 2019. Les données d’eROSITA ont permis de reconstituer une image globale du ciel dans le rayonnement X. Et c’est ainsi qu’on a remarqué que le North Polar Spur détecté il y a bien longtemps, avant les Bulles de Fermi, avait un équivalent au Sud. En fait, on se retrouve avec une autre structure en double bulle, mais plus grande avec 50 000 années-lumière au plus large pour chaque «bulle». Pour comprendre, regardez ce schéma du Max Planck Institute qui gère l’instrument eROSITA.

Crédit : MPE mais libre de droits pour utilisation presse/média

Les spirales symbolisent très sommairement notre galaxie avec ses bras spiraux. Le point rouge indique la position de notre Système solaire (au passage la taille du point est gigantesque par rapport à la taille de notre Système, il s’agit là juste de donner une idée de sa position et nullement de sa taille). En rose, vous avez les Bulles de Fermi essentiellement observables par leur rayonnement Gamma. Et en jaune, ce sont les bulles d’eROSITA encore plus grandes et détectables dans le rayonnement X. Notez leur position par rapport au trou noir central supermassif de notre galaxie la Voie Lactée. Les astronomes estiment que ces structures, sortes de perturbations dans les gaz chauds qui entourent la galaxie résultent de l’activité de son trou noir supermassif. L’hypothèse de violents soubresauts dans les formations d’étoiles a été examinée, mais l’énergie semble insuffisante. Toutefois, l’activité actuelle du trou noir supermassif de la Voie Lacté ne correspond pas non plus ! La solution est que par le passé, on pense à 3 millions d’années en arrière, il a eu un sursaut, un événement violent, qui s’est traduit par ces bulles.

Crédit : MPE

Les bulles d’eROSITA (image globale du ciel à partir des données de l’instrument eROSITA).