Vous connaissez Sagittarius A* (Sag A*, pour les intimes) : l’ogre cosmique pesant environ 4,3 millions de fois la masse du Soleil, trônant à 27 000 années-lumière de la Terre, en plein centre de la galaxie ? C’est certainement le trou noir le plus étudié de l’Univers entier, mais il a visiblement encore quelques secrets à nous cacher. Pas plus tard qu’au mois de juin de cette année, nous avons enfin compris pourquoi nous n’avions jamais détecté ses vents ; cette fois, c’est grâce à James Webb que nous avons encore découvert une de ses particularités.
Le télescope a capturé un cliché ultra-détaillé de l’étoile IRS 3 : situéee à 0,55-0,6 année-lumière (soit environ 35 000 à 40 000 unités astronomiques), elle est, à l’échelle cosmique du moins, littéralement collée à lui. C’est une géante rouge en fin de vie, entourée d’un immense cocon de poussière et de gaz s’étendant sur environ 10 000 unités astronomiques recrachant des quantités colossales de gaz dans l’espace. En analysant son enveloppe gazeuse, des chercheurs ont découvert qu’elle était extrêmement riche en oxygène, mais surtout… en eau. Oui, vous avez bien lu : de l’eau, qui subsiste à une distance ridiculement petite de Sag A*, sans que ses molécules soient détruites. Comment est-ce possible ?
IRS 3 : un jet d’eau au milieu du brasier
Le centre galactique est un environnement extrême, soumis à un intense rayonnement ultraviolet (UV) et X, ainsi qu’à de puissantes forces de marée générées par Sagittarius A*. En théorie, ce rayonnement ionisant devrait rapidement détruire (photodissocier est le terme exact) les molécules fragiles comme l’eau.
Si elle montre une telle résilience, c’est parce qu’elle traverse une phase quelque peu turbulente de son existence, qui attend toutes les géantes rouges. Pour prendre une image parlante, IRS 3 est à l’agonie : elle recrache une quantité de matière phénoménale, environ la masse de la Terre tous les 18 jours. Ces immenses éjections de poussières de silicate agissent comme un bouclier opaque, absorbant et bloquant les rayonnements destructeurs venus de l’extérieur avant qu’ils n’atteignent le cœur du cocon.
Son enveloppe gazeuse est structurée en différentes couches : près de sa surface, il fait trop chaud (environ 920 °C) pour que de l’eau puisse encore persister, mais sa bordure externe est bien plus froide, puisque la température chute jusqu’à -170 °C. C’est dans ces zones intermédiaires, protégées de la lumière ambiante du centre galactique par l’épaisseur de la poussière, que la vapeur d’eau peut se condenser et survivre.
« La détection d’eau [NDLR : aux abords de Sag A*] est particulièrement excitante car elle prouve que le matériel moléculaire peut survivre dans un milieu dominé par des radiations intenses », explique Macarena García Marín, astrophysicienne travaillant pour le programme James Webb. « Cela nous montre que même aux portes d’un trou noir supermassif, les étoiles continuent d’alimenter leur environnement en matière », continue la chercheuse.
De nombreux modèles astrophysiques s’accordaient sur ce point : dans l’environnement immédiat d’un trou noir, rien ne peut survivre. C’est un milieu stérile, voué à pulvériser le gaz et à empêcher tout recyclage de la matière ou la moindre rétention d’éléments légers comme l’eau. Un constat désormais rendu caduc par les observations d’IRS 3, qui devient, par la même occasion, la première preuve directe que le « bouclier » thermique et dense créé par le déclin d’un astre peut protéger des molécules d’eau et des poussières métalliques dans un environnement aussi infernal que celui entourant Sag A*. Les nouveaux modèles d’évolution chimique galactique devront désormais intégrer cette variable, sans laquelle nous risquerions de sous-estimer la capacité du cœur de notre galaxie à régénérer la matière nécessaire aux futures générations d’étoiles.