Les Bulles de Fermi : quand le trou noir de la Voie lactée se réveille

La découverte des Bulles de Fermi : une surprise cosmique

Tout commence en 2010, lorsque des astrophysiciens analysant les données du Large Area Telescope (LAT) à bord du télescope spatial Fermi remarquent une anomalie: un excès diffus de rayons gamma en provenance du centre galactique, s'étendant bien au-delà du plan de la Voie lactée. En soustrayant le bruit de fond et les sources connues, ils mettent en évidence deux lobes symétriques, centrés sur Sagittarius A*, le trou noir supermassif situé au cœur de notre galaxie.

Ces structures, baptisées Bulles de Fermi, s'étendent sur environ 50 000 années-lumière (25 000 de chaque côté du plan galactique) et émettent un rayonnement gamma d'une énergie comprise entre 1 et 100 GeV (gigaélectronvolts). Leur forme et leur symétrie suggèrent une origine commune, liée à un événement cataclysmique survenu il y a 6 à 9 millions d'années.

Bulles de Fermi : un événement étonnamment jeune et peut-être cyclique au cœur de la Voie lactée

Pour saisir à quel point l'événement à l'origine des bulles de Fermi est récent, il faut replacer Sgr A* dans la profondeur de son histoire. Sagittarius A* est un trou noir supermassif de 4,3 millions de masses solaires, dont la formation remonte vraisemblablement aux premiers milliards d'années de la Voie lactée, soit il y a plus de 10 milliards d'années. À titre de comparaison, la Voie lactée elle-même est âgée d'environ 13,6 milliards d'années, et le Soleil s'est formé il y a 4,6 milliards d'années.

Dans cette perspective, l'événement qui a sculpté les bulles de Fermi il y a 6 à 9 millions d'années représente une fraction infime de l'existence de Sgr A*: à peine 0,06 % de son âge. Si l'on comprimait toute l'histoire de ce trou noir en une seule année calendaire, cet embrasement cataclysmique, capable de libérer une énergie totale équivalente à celle de plusieurs dizaines de milliers de supernovae cumulées, n'aurait duré qu'une poignée d'heures, à la fin de la journée du 31 décembre. À cette même époque, les premiers Australopithecus arpentaient les savanes africaines, ignorant qu'à 26 000 années-lumière, le cœur de leur propre galaxie se déchirait en silence, crachant dans le halo galactique des flots de particules relativistes d'une violence inouïe.

Cette disproportion temporelle est l'un des aspects les plus saisissants des bulles de Fermi: elles ne témoignent pas d'une époque lointaine et révolue de la galaxie, mais d'un épisode quasi contemporain à l'échelle cosmique. Sgr A* n'est donc pas un vestige fossilisé d'une ère ancienne: c'est un objet vivant, dont le dernier grand sursaut d'activité connu est récent, et dont les cycles futurs restent imprévisibles.

Quelle est l'origine des Bulles de Fermi ?

Les hypothèses proposées pour expliquer la formation de ces bulles offre un éclairage fascinant sur le passé mouvementé de notre galaxie.

1. L'hypothèse du trou noir supermassif: Sagittarius A* en éruption

La théorie la plus largement acceptée implique Sagittarius A* (Sgr A*). Il y a quelques millions d'années, Sgr A* aurait connu une période d'activité intense, au cours de laquelle il aurait accrété d'énormes quantités de matière. Cette accrétion aurait généré des flux de particules chargées, qui, en interagissant avec le gaz interstellaire, auraient produit les Bulles de Fermi.

Cette hypothèse est étayée par des observations récentes: en 2020, des astronomes ont découvert des bulles de plasma (appelées bulles eRosita) dans le domaine des rayons X, qui semblent alignées avec les Bulles de Fermi. Ces bulles de plasma pourraient être les vestiges des mêmes jets qui ont créé les Bulles de Fermi, confirmant ainsi le lien avec Sgr A*.

2. L'hypothèse d'une flambée de formation stellaire

Une autre théorie propose que les Bulles de Fermi soient le résultat d'une période de formation stellaire intense au centre galactique. Il y a environ 10 millions d'années, une vague de naissances d'étoiles massives aurait eu lieu dans cette région. Ces étoiles, en fin de vie, auraient explosé en supernovae, libérant d'énormes quantités d'énergie et de particules dans l'espace interstellaire. Les ondes de choc et les vents stellaires résultants auraient alors soufflé des bulles de gaz chaud, émettant des rayons gamma.

Cette hypothèse est soutenue par l'observation d'un excès de rayons cosmiques en provenance du centre galactique, qui pourrait être lié à ces supernovae.

Conclusion : Les bulles de Fermi restent un mystère encore ouvert

Leur origine exacte n'a pas encore été déterminée avec certitude, et de nombreuses questions subsistent :

• Pourquoi les bulles de Fermi sont-elles si parfaitement symétriques ?
• Quel est le rôle précis de Sagittarius A* dans leur formation ?
• Comment les bulles de Fermi interagissent-elles avec le reste de la galaxie ?
• Quelle est la nature exacte du rayonnement gamma émis par les bulles ?
• Les bulles de Fermi sont-elles un phénomène très courant dans les galaxies spirales ?
• Quel est l'âge précis des bulles de Fermi ?
• Existe-t-il un lien direct entre les bulles de Fermi et les bulles d'eRosita ?
• Les bulles de Fermi sont-elles toujours alimentées en énergie aujourd'hui ?

N.B. :
Les bulles d'eRosita, nommées d'après le télescope spatial eROSITA (Extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array) de l'agence spatiale allemande DLR, sont des structures encore plus vastes que les bulles de Fermi, s'étendant sur plus de 70 000 années-lumière au-dessus et en dessous du centre galactique. Découvertes en 2020, elles émettent principalement en rayons X et pourraient représenter la signature d'une onde de choc plus ancienne et plus étendue, liée au même événement cataclysmique à l'origine des bulles de Fermi.