Depuis plusieurs années, les astronomes observent de petits nuages de gaz denses qui tombent vers le trou noir supermassif Sagittarius A* au centre de notre Voie lactée. Jusqu'à récemment, leur origine restait floue. Mais une équipe de recherche dirigée par l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) propose une explication séduisante: une étoile binaire massive, située à proximité, serait la source de ces nuages.
Le centre galactique est un environnement très actif, avec un trou noir supermassif entouré d'étoiles et de gaz. Ces dernières années, des observations infrarouges ont détecté plusieurs nuages de gaz denses et compacts près de Sgr A*. La manière dont ces nuages se forment et alimentent le trou noir est restée longtemps une question ouverte pour les scientifiques.
Des astronomes ont découvert des indices qu'une étoile binaire massive près du centre de la Voie lactée pourrait générer des amas de gaz qui dérivent vers Sagittarius A*.
Crédit: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI) Les astronomes ont d'abord identifié un nuage compact de gaz ionisé, aujourd'hui nommé G2, en 2012. Il contient l'équivalent de quelques masses terrestres et émet de la lumière caractéristique d'un gaz chaud mélangé à de la poussière. G2 suit une orbite allongée autour de Sgr A* et possède une traînée faible appelée G2t. En examinant des données plus anciennes, les chercheurs ont trouvé un objet similaire, qu'ils ont nommé G1, suivant une trajectoire comparable. Ensemble, ces objets forment une structure connectée qui trace le mouvement du gaz dans le centre galactique.
L'étude détaillée des orbites de ces nuages a révélé qu'ils sont presque identiques en forme et en orientation. Il est extrêmement improbable que ces objets indépendants partagent des propriétés orbitales aussi spécifiques par hasard. Cela indique fortement que ces nuages proviennent d'une source commune. En retraçant le courant gazeux vers l'arrière dans l'espace et en tenant compte de la vitesse radiale, les chercheurs ont identifié un candidat plausible: l'étoile binaire massive IRS 16SW.
IRS 16SW est une binaire à contact située dans le disque d'étoiles jeunes qui orbitent autour de Sgr A*. Les simulations hydrodynamiques indiquent que les collisions de vents stellaires dans ce système binaire peuvent créer des chocs où le gaz s'accumule, se comprime, puis se détache sous forme de nuages distincts. Ces nuages se dirigent ensuite vers l'intérieur, suivant des orbites semblables à celles observées dans ce courant.
Ces découvertes relient l'évolution stellaire, la dynamique des gaz et l'alimentation du trou noir en un seul scénario. Les étoiles massives près du centre galactique pourraient fournir un flux continu de matière vers le trou noir via leurs vents stellaires. Les modèles indiquent qu'une absorption d'un nuage tous les dix ans, transportant l'équivalent de notre Terre en masse, suffirait à maintenir l'activité actuelle de Sgr A*.
Les vents stellaires des étoiles massives
Les étoiles massives, dont la masse dépasse plusieurs fois celle du Soleil, produisent des vents stellaires puissants. Il s'agit de flux de particules chargées éjectées à grande vitesse depuis leur surface. Ces vents peuvent atteindre des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde et emporter une quantité significative de matière.
Lorsque deux étoiles massives orbitent très près l'une de l'autre, comme dans une binaire à contact, leurs vents stellaires entrent en collision. Cette collision crée une zone de choc où le gaz est fortement comprimé et chauffé. Les simulations montrent que ce processus peut générer des nuages de gaz denses et compacts.
Ces nuages, une fois formés, peuvent être arrachés du système binaire par les forces gravitationnelles environnantes. Ils se déplacent alors dans l'espace, parfois en direction du trou noir supermassif central. Ce mécanisme offre une explication plausible pour l'origine des nuages observés près de Sagittarius A*.