Il y a un trou noir caché dans la Voie lactée

Par: Monique Menard | 2020-04-21

Les chercheurs ont utilisé le télescope ASTE au Chili et le radiotélescope de l’observatoire Nobeyama pour observer les nuages moléculaires, mais ils ont eu la chance de trouver des signes d’un trou noir caché au bord du résidu de la supernova W44.

Il n’est pas facile de trouver des trous noirs car ils ne réfléchissent ni n’émettent de lumière. Mais dans certains cas, les trous noirs provoquent des effets qui vous permettent de les « voir ». Par exemple, si un trou noir a une étoile compagnon, le gaz s’écoule vers le trou noir et tourne autour de lui pour former un disque. Le disque se réchauffe en raison de l’énorme attraction gravitationnelle et émet un rayonnement intense. Mais si le trou noir se déplace seul dans l’espace, il n’y a pas d’émissions.

Une équipe de chercheurs dirigée par Masaya Yamada, un étudiant de troisième cycle de l’université de Keio, au Japon, et Tomoharu Oki, un professeur de la même université, a utilisé le télescope ASTE au Chili et le radiotélescope de 45 mètres de l’observatoire Nobeyama pour observer les nuages moléculaires autour du résidu de la supernova W44, à 10 000 années-lumière de la Terre. Leur principal objectif était d’étudier la quantité d’énergie transmise de l’explosion de la supernova au gaz moléculaire environnant, mais ils ont eu la chance de trouver des signes d’un trou noir caché au bord de W44.

Au cours de ces recherches, les scientifiques ont découvert un nuage moléculaire compact au mouvement mystérieux. Ce nuage, appelé Bullet, a une vitesse de plus de 100 kilomètres par seconde, ce qui dépasse de plus de deux ordres de grandeur la vitesse du son dans l’espace interstellaire. De plus, ce nuage, qui a une taille de 2 années-lumière, se déplace à l’encontre de la rotation de la Voie lactée. Ces télescopes ont indiqué que la Balle se déplace depuis le bord de W44 avec une énorme énergie cinétique, qui est plusieurs dizaines de fois plus grande que le reste d’une supernova. Il est tout simplement impossible qu’un nuage aussi énergique ait émergé dans des conditions normales.

L’équipe a proposé deux scénarios de formation de balles. Dans les deux cas, une source de gravité sombre et compacte, telle qu’un trou noir, joue un rôle important. Un des scénarios est un « modèle de souffle » dans lequel le gaz en expansion de la coquille de supernova du résidu passe par un trou noir statique, qui l’attire de très près, et une explosion se produit. Il a accéléré le gaz après que l’obus W44 ait « rattrapé » le trou noir. Dans ce cas, les astronomes ont calculé que la masse du trou noir est environ 3,5 fois celle du Soleil. Un autre scénario est un « modèle d’invasion » dans lequel un trou noir est transporté à grande vitesse à travers un gaz dense qui est compacté par la gravité du trou noir. Dans ce cas, le trou noir serait de 36 masses solaires. Avec l’ensemble des données actuelles, il est presque impossible de déterminer quel scénario est le plus probable.


« Explosion modèle » (a) et « invasion modèle » (b). Crédit: Yamada et al. (Université de Keio)

Des études théoriques prévoient qu’il devrait y avoir entre 100 millions et 1 milliard de trous noirs dans la Voie lactée, bien que seulement 60 environ aient été identifiés par des observations. « Nous avons trouvé un nouveau moyen de détecter les trous noirs errants », explique Oka. L’équipe s’attend à démêler deux scénarios possibles et à trouver des preuves plus convaincantes d’un trou noir à Pula en utilisant l’ALMA.

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