Cette image du télescope spatial Hubble de la NASA offre une vue d'ensemble de la galaxie Circinus, une galaxie spirale proche située à environ 13 millions d'années-lumière. L'encart met en évidence un gros plan du cœur de la galaxie, réalisé par le télescope Webb. Les observations infrarouges percent la poussière pour révéler la matière chaude qui alimente son trou noir supermassif central. L'image de Webb, prise grâce à l'interféromètre à masquage d'ouverture (AMI) de son instrument NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph), isole la poussière chaude à proximité immédiate du trou noir supermassif. Elle révèle que la majeure partie de l'émission infrarouge provient d'une structure compacte et poussiéreuse qui alimente le trou noir, plutôt que de matière en mouvement. Sur l'image de Webb, la face interne du tore brille en infrarouge, tandis que les zones plus sombres correspondent aux endroits où l'anneau extérieur bloque la lumière. Crédit : NASA
De nouvelles observations du télescope spatial James Webb de la NASA, présentées ici avec une nouvelle image du télescope spatial Hubble de la NASA, remettent en question cette hypothèse. Elles suggèrent que la majeure partie de la matière chaude et poussiéreuse alimente en réalité le trou noir central. La technique utilisée pour recueillir ces données pourrait également permettre d'analyser les composantes d'écoulement et d'accrétion d'autres trous noirs proches.
Ces recherches, qui comprennent l'image la plus nette jamais prise par Webb de l'environnement d'un trou noir, sont publiées dans Nature Communications.
Question sur les flux sortants
Les trous noirs supermassifs comme ceux de Circinus restent actifs en absorbant la matière environnante. Les gaz et les poussières qui s'y accumulent forment un anneau en forme de tore autour du trou noir.
Lorsque les trous noirs supermassifs accumulent de la matière provenant des parois internes du tore, ils forment un disque d'accrétion, semblable à un tourbillon d'eau dans une bonde. Ce disque s'échauffe par friction, jusqu'à atteindre une température suffisante pour émettre de la lumière.
Ces recherches, qui comprennent l'image la plus nette jamais prise par Webb de l'environnement d'un trou noir, sont publiées dans Nature Communications.
Question sur les flux sortants
Les trous noirs supermassifs comme ceux de Circinus restent actifs en absorbant la matière environnante. Les gaz et les poussières qui s'y accumulent forment un anneau en forme de tore autour du trou noir.
Lorsque les trous noirs supermassifs accumulent de la matière provenant des parois internes du tore, ils forment un disque d'accrétion, semblable à un tourbillon d'eau dans une bonde. Ce disque s'échauffe par friction, jusqu'à atteindre une température suffisante pour émettre de la lumière.
Cette vidéo en gros plan montre la position de la galaxie du Circinus dans le ciel. Elle débute par une photographie de la constellation du Circinus prise depuis le sol par le regretté astrophotographe Akira Fujii. La vidéo se resserre ensuite sur la galaxie du Circinus, grâce à des images issues du Digitized Sky Survey et de The Dark. Crédits : NASA, ESA, CSA, Alyssa Pagan (STScI) ; Remerciements : CTIO, NOIRLab de la NSF, DSS, Akira Fujii
Cette matière incandescente peut devenir si brillante qu'il est difficile de distinguer les détails au centre de la galaxie avec des télescopes terrestres. La forte luminosité des étoiles qui masquent la lumière à l'intérieur de Circinus rend la tâche encore plus ardue.
De plus, la densité incroyable du tore fait que la région interne de la matière en chute libre, chauffée par le trou noir, nous est invisible. Pendant des décennies, les astronomes ont surmonté ces difficultés, concevant et perfectionnant des modèles de Circinus à partir des données qu'ils pouvaient recueillir.
« Afin d'étudier le trou noir supermassif, bien qu'ils n'aient pas pu le résoudre, ils ont dû obtenir l'intensité totale de la région intérieure de la galaxie sur une large gamme de longueurs d'onde, puis intégrer ces données dans des modèles », a déclaré l'auteur principal Enrique Lopez-Rodriguez de l'Université de Caroline du Sud.
Les premiers modèles permettaient d'ajuster les spectres de régions spécifiques, telles que les émissions du tore, celles du disque d'accrétion le plus proche du trou noir, ou celles des écoulements, chacune détectée à certaines longueurs d'onde de la lumière.
Cependant, comme la région ne pouvait être entièrement résolue, ces modèles laissaient des questions en suspens pour plusieurs longueurs d'onde. Par exemple, certains télescopes pouvaient détecter un excès de lumière infrarouge, mais leur résolution était insuffisante pour déterminer son origine précise.
« Depuis les années 90, il n'a pas été possible d'expliquer les émissions infrarouges excédentaires provenant de la poussière chaude au cœur des galaxies actives, ce qui signifie que les modèles ne prennent en compte que le tore ou les écoulements, mais ne peuvent pas expliquer cet excédent », a déclaré Lopez-Rodriguez.
Ces modèles ont montré que la majeure partie de l'émission (et donc de la masse) près du centre provenait des écoulements de matière. Pour tester cette théorie, les astronomes avaient besoin de deux choses : la capacité de filtrer la lumière des étoiles qui empêchait jusqu'alors une analyse plus approfondie, et celle de distinguer les émissions infrarouges du tore de celles des écoulements. Le télescope Webb, suffisamment sensible et technologiquement sophistiqué pour relever ces deux défis, était indispensable pour faire progresser nos connaissances.
Cette illustration représente le cœur de la galaxie Circinus, visualisant le trou noir supermassif alimenté par un tore épais et poussiéreux qui brille en infrarouge. Crédit : NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI) La technique novatrice de Webb
Pour observer le centre de Circinus, Webb avait besoin de l' outil interféromètre à masquage d'ouverture de son instrument NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph).
Sur Terre, les interféromètres prennent généralement la forme de réseaux de télescopes : des miroirs ou des antennes qui fonctionnent ensemble comme un seul télescope. Un interféromètre fonctionne en collectant et en combinant la lumière provenant de la source vers laquelle il est pointé, ce qui provoque des interférences entre les ondes électromagnétiques qui constituent la lumière (d'où le terme « interféromètre ») et crée des figures d'interférence.
Ces figures peuvent être analysées par les astronomes pour reconstituer la taille, la forme et les caractéristiques d'objets distants avec beaucoup plus de précision que les techniques non interférométriques.
L'interféromètre à masquage d'ouverture permet au télescope Webb de fonctionner comme un réseau de petits télescopes, créant ainsi ces figures d'interférence de manière autonome. Il utilise pour cela une ouverture spéciale composée de sept petits trous hexagonaux qui, à l'instar de la photographie, contrôle la quantité et la direction de la lumière atteignant les détecteurs du télescope.
« Ces trous dans le masque se transforment en petits collecteurs de lumière qui guident la lumière vers le détecteur de la caméra et créent une figure d'interférence », a déclaré Joel Sanchez-Bermudez, co-auteur basé à l'Université nationale du Mexique.
Grâce à ces nouvelles données, l'équipe de recherche a pu reconstituer une image à partir des figures d'interférence de la région centrale. Pour ce faire, elle a utilisé des données d'observations antérieures afin de s'assurer que les données du télescope Webb étaient exemptes d'artefacts. Il en a résulté la première observation extragalactique réalisée à l'aide d'un interféromètre infrarouge spatial.
« Grâce à un mode d'imagerie avancé de la caméra, nous pouvons doubler sa résolution sur une zone du ciel plus restreinte », a déclaré Sanchez-Bermudez. « Cela nous permet d'obtenir des images deux fois plus nettes. Au lieu des 6,5 mètres de diamètre du télescope Webb, c'est comme si nous observions cette région avec un télescope spatial de 13 mètres. »
Les données ont montré que, contrairement aux modèles prédisant que l'excès d'infrarouge provient des écoulements de matière, environ 87 % des émissions infrarouges de la poussière chaude de Circinus proviennent des zones les plus proches du trou noir, tandis que moins de 1 % des émissions proviennent des écoulements de poussière chaude. Les 12 % restants proviennent de zones plus éloignées, auparavant indiscernables.
« C’est la première fois qu’un mode à contraste élevé du télescope Webb est utilisé pour observer une source extragalactique », a déclaré Julien Girard, co-auteur de l’article et chercheur principal au Space Telescope Science Institute.
« Nous espérons que nos travaux inciteront d'autres astronomes à utiliser le mode interféromètre à masquage d'ouverture pour étudier des structures poussiéreuses faibles, mais relativement petites, à proximité de tout objet brillant. »
Univers des trous noirs
Bien que le mystère des émissions excédentaires de Circinus soit résolu, notre univers abrite des milliards de trous noirs. L'équipe souligne que leur luminosité différente pourrait influencer l'origine des émissions : proviennent-elles principalement du tore du trou noir ou de ses jets de matière ?
« La luminosité intrinsèque du disque d'accrétion de Circinus est très modérée », a déclaré Lopez-Rodriguez. « Il est donc logique que les émissions soient principalement dues au tore. Mais peut-être que, pour les trous noirs plus brillants, les émissions sont principalement dues au jet de matière. »
Grâce à ces recherches, les astronomes disposent désormais d'une technique éprouvée pour étudier n'importe quel trou noir, pourvu qu'il soit suffisamment brillant pour que l'interféromètre à masquage d'ouverture soit exploitable. L'étude d'autres cibles sera essentielle pour constituer un catalogue de données d'émission et déterminer si les résultats de Circinus sont uniques ou caractéristiques d'un phénomène plus général.
« Nous avons besoin d'un échantillon statistique de trous noirs, peut-être une douzaine ou une vingtaine, pour comprendre comment la masse de leurs disques d'accrétion et de leurs écoulements est liée à leur puissance », a déclaré Lopez-Rodriguez.
Détails de la publication : Lopez-Rodriguez, E., et al. L’imagerie interférométrique du JWST révèle le tore de poussière qui masque le trou noir supermassif de la galaxie Circinus. Nature Communications (2026). DOI : 10.1038/s41467-025-66010-5 www.nature.com/articles/s41467-025-66010-5
Par la NASA
Édité par Sadie Harley, revu par Robert Egan
Fourni par la NASA
Pour observer le centre de Circinus, Webb avait besoin de l' outil interféromètre à masquage d'ouverture de son instrument NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph).
Sur Terre, les interféromètres prennent généralement la forme de réseaux de télescopes : des miroirs ou des antennes qui fonctionnent ensemble comme un seul télescope. Un interféromètre fonctionne en collectant et en combinant la lumière provenant de la source vers laquelle il est pointé, ce qui provoque des interférences entre les ondes électromagnétiques qui constituent la lumière (d'où le terme « interféromètre ») et crée des figures d'interférence.
Ces figures peuvent être analysées par les astronomes pour reconstituer la taille, la forme et les caractéristiques d'objets distants avec beaucoup plus de précision que les techniques non interférométriques.
L'interféromètre à masquage d'ouverture permet au télescope Webb de fonctionner comme un réseau de petits télescopes, créant ainsi ces figures d'interférence de manière autonome. Il utilise pour cela une ouverture spéciale composée de sept petits trous hexagonaux qui, à l'instar de la photographie, contrôle la quantité et la direction de la lumière atteignant les détecteurs du télescope.
« Ces trous dans le masque se transforment en petits collecteurs de lumière qui guident la lumière vers le détecteur de la caméra et créent une figure d'interférence », a déclaré Joel Sanchez-Bermudez, co-auteur basé à l'Université nationale du Mexique.
Grâce à ces nouvelles données, l'équipe de recherche a pu reconstituer une image à partir des figures d'interférence de la région centrale. Pour ce faire, elle a utilisé des données d'observations antérieures afin de s'assurer que les données du télescope Webb étaient exemptes d'artefacts. Il en a résulté la première observation extragalactique réalisée à l'aide d'un interféromètre infrarouge spatial.
« Grâce à un mode d'imagerie avancé de la caméra, nous pouvons doubler sa résolution sur une zone du ciel plus restreinte », a déclaré Sanchez-Bermudez. « Cela nous permet d'obtenir des images deux fois plus nettes. Au lieu des 6,5 mètres de diamètre du télescope Webb, c'est comme si nous observions cette région avec un télescope spatial de 13 mètres. »
Les données ont montré que, contrairement aux modèles prédisant que l'excès d'infrarouge provient des écoulements de matière, environ 87 % des émissions infrarouges de la poussière chaude de Circinus proviennent des zones les plus proches du trou noir, tandis que moins de 1 % des émissions proviennent des écoulements de poussière chaude. Les 12 % restants proviennent de zones plus éloignées, auparavant indiscernables.
« C’est la première fois qu’un mode à contraste élevé du télescope Webb est utilisé pour observer une source extragalactique », a déclaré Julien Girard, co-auteur de l’article et chercheur principal au Space Telescope Science Institute.
« Nous espérons que nos travaux inciteront d'autres astronomes à utiliser le mode interféromètre à masquage d'ouverture pour étudier des structures poussiéreuses faibles, mais relativement petites, à proximité de tout objet brillant. »
Univers des trous noirs
Bien que le mystère des émissions excédentaires de Circinus soit résolu, notre univers abrite des milliards de trous noirs. L'équipe souligne que leur luminosité différente pourrait influencer l'origine des émissions : proviennent-elles principalement du tore du trou noir ou de ses jets de matière ?
« La luminosité intrinsèque du disque d'accrétion de Circinus est très modérée », a déclaré Lopez-Rodriguez. « Il est donc logique que les émissions soient principalement dues au tore. Mais peut-être que, pour les trous noirs plus brillants, les émissions sont principalement dues au jet de matière. »
Grâce à ces recherches, les astronomes disposent désormais d'une technique éprouvée pour étudier n'importe quel trou noir, pourvu qu'il soit suffisamment brillant pour que l'interféromètre à masquage d'ouverture soit exploitable. L'étude d'autres cibles sera essentielle pour constituer un catalogue de données d'émission et déterminer si les résultats de Circinus sont uniques ou caractéristiques d'un phénomène plus général.
« Nous avons besoin d'un échantillon statistique de trous noirs, peut-être une douzaine ou une vingtaine, pour comprendre comment la masse de leurs disques d'accrétion et de leurs écoulements est liée à leur puissance », a déclaré Lopez-Rodriguez.
Détails de la publication : Lopez-Rodriguez, E., et al. L’imagerie interférométrique du JWST révèle le tore de poussière qui masque le trou noir supermassif de la galaxie Circinus. Nature Communications (2026). DOI : 10.1038/s41467-025-66010-5 www.nature.com/articles/s41467-025-66010-5
Par la NASA
Édité par Sadie Harley, revu par Robert Egan
Fourni par la NASA
