Les jets de trous noirs, puissants flux de plasma chauffé émis depuis les centres des galaxies, s'étendent bien au-delà des bords visibles des galaxies. Ces jets pourraient jouer un rôle crucial dans l'avenir des galaxies en influençant le gaz qui les entoure. Les galaxies, qui contiennent des centaines de milliards d'étoiles, sont enveloppées d'un vaste nuage de gaz appelé milieu circumgalactique (CGM). Ce gaz finit par se refroidir et former des étoiles, mais les astronomes se demandent depuis longtemps pourquoi les galaxies ne contiennent pas encore plus d'étoiles, compte tenu de la grande quantité de gaz propice à la formation stellaire disponible. Une étude dirigée par Sanchayeeta Borthakur de l'Université d'État de l'Arizona et Namrata Roy, désormais à l'Institut de recherche Raman, suggère que les jets issus de trous noirs supermassifs pourraient réguler la formation de nouvelles étoiles en agissant sur le CGM. Leurs résultats ont été publiés dans la Astrophysical Journal Letters. L'étude s'est concentrée sur les trous noirs actifs émettant de puissants jets — des flux étroits de plasma chaud et rapide s'étendant au-delà du bord visible d'une galaxie. Les chercheurs ont recherché une empreinte distincte laissée par ces jets dans l'état d'ionisation du réservoir gazeux. Le gaz ionisé, ou « lueur » de l'hydrogène, qu'ils cherchaient dans le CGM est extrêmement faible, si bien qu'aucune galaxie prise individuellement ne le montrerait clairement. Pour détecter ce signal, ils ont combiné les observations de centaines de galaxies dotées de jets actifs à l'aide des données du relevé spectroscopique Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) et des mesures radio des jets du LOFAR Two-meter Sky Survey (LoTSS). Ils ont analysé les mesures prises le long des axes des jets et recherché un signe révélateur de gaz d'hydrogène ionisé le long des trajectoires des jets, connu sous le nom de H-alpha. Les résultats ont montré que le signal H-alpha était faible lorsqu'il était moyenné dans toutes les directions autour des galaxies, mais devenait clair et fort le long des jets radio. Cela indique que le gaz ne brille pas uniformément partout, mais est particulièrement lumineux le long des trajectoires des jets. La lueur de l'hydrogène ionisé est la plus intense à deux endroits : près de la galaxie, où le jet frappe d'abord le CGM, et bien plus loin, près du bord extérieur du CGM, où le jet libère la plupart de son énergie. Cela fournit une signature claire de la manière dont les jets peuvent éclairer ou perturber le gaz environnant à grande distance, jusqu'au CGM. À titre de vérification, l'équipe a également utilisé la signature d'absorption du magnésium pour tracer le gaz plus froid. Contrairement à la lueur directionnelle en H-alpha, le magnésium était distribué de manière plus isotrope et ne présentait aucun lien avec la direction des jets. Cela implique que la composante gazeuse froide pourrait déjà exister sous forme de réservoir entourant uniformément la galaxie de tous côtés. Le jet, quant à lui, éclaire, chauffe et ionise le gaz le long de sa trajectoire, provoquant sa lueur en H-alpha. Ces résultats offrent certaines des preuves les plus claires à ce jour de la manière dont un trou noir peut influencer une galaxie bien au-delà de sa région centrale. En chauffant, en remuant et en perturbant le gaz dans tout le CGM, les jets peuvent empêcher ce gaz de se refroidir et de tomber vers l'intérieur pour alimenter la formation de nouvelles étoiles. Cela agit comme un frein sur la croissance de la galaxie, modifie son destin et la rend bien moins active en termes de formation stellaire. Cela signifie que le trou noir ne se contente pas de « se nourrir » au centre de la galaxie, comme certains pourraient le penser. Il s'étend également et modifie l'environnement de la galaxie, ce qui peut finalement changer son destin.