Une synthèse des connaissances sur le cœur mystérieux de la Voie lactée

Vue des émissions en rayon X de Sagittarius A*, le trou noir au centre de la Voie Lactée, et de son environnement captée par l'observatoire spatial Chandra.
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Astrophysique à Haute Energie
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Faits marquants projets

Dans une publication à paraître dans Reviews of Modern Physics, une équipe de chercheurs de l’APC, de l’IRFU et de l’IPAG dresse une synthèse des connaissances sur le centre de notre galaxie, issues de ses observations en rayons X et gamma. Ce travail s’appuie sur 25 ans de recherches et sur une dizaine de thèses consacrées à l’analyse détaillée des observations des missions spatiales XMM-Newton, Chandra et Integral, ainsi que de celles d’observatoires terrestres comme H.E.S.S.

Cette synthèse se concentre sur la description des 600 parsecs centraux de la Voie lactée, une région appelée « Zone Centrale Moléculaire » (CMZ). Cette zone, dense en étoiles, matière interstellaire, filaments non thermiques, restes de supernovæ et autres objets et parcourue de champs magnétiques, est le siège de phénomènes extrêmes et uniques dans la galaxie, résultant des interactions entre ses différents composants.

Au cœur de la CMZ se trouve le trou noir supermassif le plus proche de la Terre (4 millions de masses solaires), associé à la source radio compacte Sagittarius A* (Sgr A*). Depuis sa découverte en 1974, cet objet fait l’objet d’observations fréquentes, à toutes les longueurs d’onde.

Dès les années 1990, les équipes de l’IRFU avaient démontré, grâce à Sigma/Granat (1), que ce trou noir — bien qu’entouré d’une quantité importante de matière et donc susceptible de produire une émission haute énergie puissante — présentait une activité remarquablement faible pour un objet de cette masse. Ce constat a motivé le lancement de vastes programmes d’étude à partir des années 2000, avec les nouveaux grands observatoires en rayons X et gamma.

Ces programmes d’observation du Centre Galactique (1, 2), plusieurs menés par les équipes de l’APC et de l’IRFU en collaboration avec des partenaires internationaux et avec le soutien du CNES, ont permis d’obtenir des résultats majeurs. Parmi ceux-ci :

  • L’émission X persistante (2-10 keV) de Sgr A* et ses sursauts quotidiens erratiques en X (et en infrarouge) (3).

  • Une émission centrale stable en rayons X durs (> 20 keV), initialement attribuée à Sgr A*, mais finalement associée à une nébuleuse de pulsar et à une population de systèmes binaires X (1).

  • Des échos de lumière X (notamment dans la raie du fer neutre à 6,4 keV) et X durs, réfléchis par les nuages moléculaires de la CMZ. Ces échos révèlent des éruptions passées de Sgr A* (moins de 1 000 ans), avec des luminosités un million de fois supérieures à son niveau actuel (4).

  • Des lobes et des cheminées de gaz chaud s’étendant jusqu’à 150 pc de part et d’autre du plan galactique, indiquant une activité encore plus puissante et ancienne. Ces structures pourraient être liées à la formation des vastes bulles d’émission gamma (GeV) et X observées par les satellites Fermi et eROSITA, qui s’étendent jusqu’à 10 kpc dans le halo galactique (2, 5).

  • Une source centrale d’émission gamma au TeV compatible avec Sgr A*, mais dont l’attribution certaine au trou noir reste incertaine, ainsi qu’une émission diffuse aux mêmes énergies, corrélée à la matière interstellaire. Cette dernière révèle la présence d’un puissant accélérateur central de rayons cosmiques (6).

La revue présente l’ensemble de ces résultats et phénomènes de haute énergie, en les replaçant dans le contexte global des connaissances sur le Centre Galactique et en les comparant aux observations à plus grandes longueurs d’onde (radio et infrarouge).

En offrant une vue d’ensemble fondée sur un important corpus d’observations, cette synthèse constitue un bilan majeur qui guidera les études futures. Elle devrait aussi contribuer à orienter les programmes d’observation à venir, notamment avec les nouvelles générations d’instruments comme CTAO pour les rayons gamma et New-Athena pour les rayons X.

Voir aussi l’actualité de CNRS Nucléaire et Particules : https://www.in2p3.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/une-synthese-des-connaissances-sur-le-coeur-mysterieux-de-la-voie-lactee

Cartographie des sources et des structures de haute énergie de la Zone Moléculaire Centrale [Cf Figure 25 de la publication, crédits Maïca Clavel]

Cartographie des sources et des structures de haute énergie de la Zone Moléculaire Centrale [Cf figure 25 de la publication, crédit Maïca Clavel]

Faits marquants précédents (avec références aux publications et autres liens connexes):

  1. https://irfu.cea.fr/dap/le-trou-noir-central-de-notre-galaxie/

  2. https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/The_tumultuous_heart_of_our_Galaxy

  3. https://irfu.cea.fr/dap/2003/01/sursaut-au-centre-de-la-galaxie/

  4. http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/sagittariusA-black-hole.html et https://irfu.cea.fr/dap/2013/07/traces-d-et-8217eruptions-multiples-du-trou-noir-central-de-la-galaxie/

  5. https://www.in2p3.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/des-cheminees-rayons-x-geantes-au-centre-la-voie-lactee

  6. L'experience H.E.S.S. decouvre un accelerateur cosmique en pleine action au centre de la Voie Lactee et Rayonnement cosmique : H.E.S.S. dévoile le premier PeVatron hadronique jamais observé
     

Contacts 

Publication

High Energy Emission from the Galactic Center, A. Goldwurm, M. Clavel, S. Gabici, R. Terrier, 2026, Reviews of Modern Physics, Vol. 98, Issue 2, in press, https://doi.org/10.1103/9nww-fclb

Pre-print: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2026arXiv260214148G/abstract