16,3 millions d’années-lumière. C’est la longueur mesurée d’une paire de jets de plasma jaillissant d’un trou noir supermassif, une structure si vaste qu’elle équivaut à aligner une centaine de Voie lactée bout à bout. Baptisée Alcyoneus, cette galaxie radio a longtemps posé une énigme aux astronomes : comment un phénomène cosmique aussi discret a-t-il pu s’étirer autant sans jamais rencontrer d’obstacle ? Des travaux récents de simulation apportent enfin des éléments de réponse.
À retenir
- Une galaxie radio cache la plus grande structure jamais observée, mais elle n’a rien d’exceptionnel dans ses composants
- Les supercalculateurs dévoilent enfin pourquoi ces jets traversent le vide cosmique sans jamais ralentir
- Ces fontaines géantes pourraient jouer un rôle crucial dans l’équilibre thermique de tout l’univers
Un géant découvert presque par hasard
La galaxie a été découverte à environ 3 milliards d’années-lumière de la Terre par un « coup de chance », selon un communiqué de l’université de Leiden aux Pays-Bas. Le nom choisi n’est pas anodin : dans la mythologie grecque, Alcyoneus était un géant, descendant de Gaïa, immortel tant qu’il restait sur sa terre natale. Une référence qui colle parfaitement à l’objet céleste, resté invisible pendant des années malgré sa taille colossale.
Le mécanisme physique, lui, est bien connu des astrophysiciens. Les galaxies radio abritent en leur cœur des trous noirs supermassifs qui, lorsque de la matière tombe vers eux, libèrent de l’énergie sous la forme de deux jets radio émis de part et d’autre du noyau galactique actif. Rien d’exceptionnel en apparence. Mais dans ce cas précis, l’échelle change tout.
La découverte a été réalisée grâce au télescope LOFAR dans le cadre du LOFAR Two-metre Sky Survey, révélant un objet d’au moins 16,3 millions d’années-lumière de long, composé d’une structure centrale en forme de jet et de deux lobes radio externes. Concrètement, si l’on remplaçait chaque Voie lactée par une pièce de monnaie posée sur une table, il en faudrait une centaine alignées pour représenter la longueur totale de cette structure. Un vertige difficile à appréhender à l’échelle humaine.
Pourquoi personne ne l’avait vue avant
La raison de cette invisibilité tient à la nature même du signal. Les astronomes n’avaient jamais pu détecter Alcyoneus auparavant parce que ses panaches sont relativement faibles ; les chercheurs ont dû retraiter des images existantes, révélant des motifs subtils qui ont alerté l’équipe sur cette structure galactique massive. Un travail de fourmi qui a payé : ce qui ressemblait à du bruit de fond s’est révélé être la plus grande structure d’origine galactique jamais répertoriée.
Le plus déroutant, dans cette histoire, ne réside pas dans la taille du phénomène mais dans sa banalité apparente. L’origine de la longueur record d’Alcyoneus reste un mystère : la galaxie n’a ni un trou noir exceptionnellement grand, ni une quantité abondante de poussière stellaire, ni des jets extraordinairement puissants, elle en aurait même moins que ses semblables plus modestes sur ces trois plans. rien dans les ingrédients de départ n’annonçait un résultat aussi spectaculaire. C’est un peu comme découvrir qu’un coureur amateur, sans entraînement particulier, vient de battre un record du monde : la question devient alors « qu’est-ce qui, autour de lui, a rendu cela possible ? »
L’hypothèse privilégiée par l’équipe de Leiden pointait vers l’environnement plutôt que vers la source elle-même. Il est probable que l’environnement cosmique d’Alcyoneus ait joué un rôle dans sa capacité à atteindre une taille aussi considérable, expliquait l’astronome Reinout van Weeren peu après la découverte. Une piste qui allait se confirmer dans les années suivantes, à mesure que d’autres géants similaires étaient repérés.
La réponse vient enfin des supercalculateurs
Depuis, la découverte d’objets encore plus vastes, comme Porphyrion (23 millions d’années-lumière), a relancé la question de fond : pourquoi ces jets ne s’essoufflent-ils jamais ? La réponse, apportée par des simulations menées sur des infrastructures de calcul intensif, tient en un mot : le vide. Les panaches d’Alcyoneus sont si grands et si dilués que le milieu environnant peut relativement facilement les modeler, le réseau cosmique conservant sa forme parce que la force attractive de la gravité est compensée par la pression thermique du milieu dans les filaments et les amas.
Une équipe internationale pilotée par l’université de Pretoria a récemment modélisé le cycle de vie complet de ces structures. Grâce au calcul intensif, les chercheurs ont fourni un éclairage plus profond sur l’ensemble du cycle de vie, naissance, croissance et disparition, de ces galaxies radio géantes qui ressemblent à des « fontaines cosmiques », et leurs résultats remettent en question les modèles théoriques connus en expliquant comment ces fontaines extragalactiques parviennent à couvrir des distances aussi colossales. Le mot est important : les modèles précédents peinaient justement à expliquer cette absence de frein.
Concrètement, ces simulations montrent que les jets se propagent dans un milieu intergalactique tellement raréfié qu’ils ne rencontrent quasiment aucune résistance capable de les freiner sur des dizaines de millions d’années. Cela a permis d’observer comment les jets radio se propagent sur des centaines de millions d’années, un processus impossible à suivre directement dans l’univers réel, offrant des indications plus profondes sur le cycle de vie des galaxies radio et mettant en lumière les différences entre leurs phases précoces et compactes et leurs formes tardives et expansives. Le calcul remplace ici l’observation directe, tout simplement parce qu’aucun télescope humain ne vivra assez longtemps pour suivre un phénomène qui se déroule sur des centaines de millions d’années.
Ces travaux éclairent aussi un rôle plus inattendu de ces jets : loin d’être de simples curiosités, ils participeraient à l’équilibre thermique de l’univers. La gravité, force dominante de l’univers, tirerait tout vers l’effondrement si rien ne s’y opposait ; or les galaxies, les amas et la vie elle-même prospèrent, et ces fontaines cosmiques joueraient un rôle clé en libérant de l’énergie thermique et mécanique qui réchauffe le gaz environnant en train de s’effondrer, contrebalançant la gravité et maintenant un équilibre qui soutient les structures cosmiques. Une image parlante circule d’ailleurs dans le milieu : c’est comme si quelque chose de la taille d’une bille régulait la température de la Terre, alors même que les trous noirs sont minuscules comparés aux filaments et amas qu’ils influencent.
Reste une statistique qui remet les choses en perspective : sur l’ensemble des jets suffisamment puissants pour prétendre au statut de géant, une infime fraction seulement franchit réellement ce cap. Seuls environ 10 % des jets radio de type FR II évoluent en galaxies radio géantes, un chiffre qui rappelle que la rencontre entre un environnement suffisamment vide et un jet suffisamment stable relève encore largement de la loterie cosmique. Alcyoneus n’est donc pas un accident isolé, mais la preuve la plus spectaculaire d’un phénomène que les astronomes commencent tout juste à décrypter, une décennie après sa toute première image.
Source : sciencepost.fr