Les ondes gravitationnelles ont chassé un trou noir massif du centre de la galaxie

Par: Monique Menard | 2020-04-21

Les trous noirs ultra-massifs sont généralement des objets fixes situés au centre des galaxies. Cependant, les astronomes ont trouvé quelque chose qui pourrait être un trou noir supermassif en mouvement.

Les trous noirs supermassifs sont généralement des objets fixes situés au centre de la plupart des galaxies. Cependant, en utilisant les données de l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA et d’autres télescopes, les astronomes ont découvert quelque chose qui pourrait être un trou noir supermassif en mouvement. Ce possible trou noir d’une masse d’environ 160 millions de soleils se trouve dans une galaxie elliptique à 3,9 milliards d’années-lumière de la Terre.

Un trou noir peut « rebondir » lorsque deux trous noirs plus petits fusionnent en un seul, déclenchant des ondes de gravité qui se propagent plus fortement dans une direction. Ainsi, le trou noir nouvellement formé pourrait se déplacer dans la direction opposée aux ondes gravitationnelles plus fortes. Ce choc aurait déplacé le trou noir du centre de la galaxie, comme le montre l’illustration.

La force d’impact dépend de la vitesse et du sens de rotation des trous noirs avant qu’ils ne fusionnent. Des informations sur ces propriétés importantes mais insaisissables peuvent être obtenues en étudiant la vitesse de recul du trou noir.

Les astronomes ont trouvé un candidat adéquat, estimant les données radiologiques et optiques de milliers de galaxies. Ils ont d’abord utilisé les observations de Chandra pour sélectionner les galaxies qui contiennent une source de rayons X brillants, une caractéristique commune des trous noirs supermassifs en croissance rapide. Les chercheurs ont ensuite évalué si les galaxies sélectionnées dans l’observation optique du télescope spatial « Hubble » contiennent deux pics de luminosité près de son centre, indiquant soit une paire de trous noirs supermassifs, soit que le trou noir rejeté a été retiré de l’amas d’étoiles au centre de la galaxie.

Pour le reste du groupe de galaxies, les astronomes ont étudié les spectres SDSS qui montrent comment la quantité de lumière optique change avec la longueur d’onde. Lorsque les chercheurs ont trouvé des signatures de contrôle dans le spectre indiquant la présence d’un trou noir supermassif, ils ont commencé à explorer encore plus attentivement les galaxies appropriées.


L’insert de gauche est la donnée « Hubble », qui montre deux points lumineux au milieu de la galaxie. L’une est située au centre et l’autre à environ 3 000 années-lumière de la première. La dernière source montre les propriétés d’un trou noir supermassif en pleine croissance, et sa position correspond à celle d’une source de rayons X brillante détectée par Chandra (panneau latéral droit). Crédit: Illustration: CXC/M. Weiss; Rayon X: NASA/CXC/NRAO/D.-C. Kim; Optique: NASA/STScI; Rayons X: NASA/CXC/NRAO/D.-C.

La recherche a trouvé un bon candidat pour le rôle de trou noir abandonné. L’image de gauche dans l’encart est une donnée de Hubble, qui montre deux points brillants au milieu de la galaxie. L’un d’entre eux est situé au centre et l’autre à environ 3000 années-lumière du premier. Cette dernière source montre les propriétés d’un trou noir supermassif en pleine croissance, et sa position correspond à la source de rayons X brillants détectée par Chandra (image de droite dans l’encart). En utilisant les données du SDSS et du télescope Keck à Hawaii, l’équipe a déterminé que le trou noir grandissant, situé à proximité mais visiblement décalé du centre de la galaxie, a une vitesse différente de celle de la galaxie. Ces propriétés suggèrent que la source est un trou noir super massif en mouvement constant.

La galaxie hôte de ce trou noir montre également quelques signes de perturbation dans ses zones extérieures, ce qui suggère que les deux galaxies ont fusionné dans un passé relativement récent. Comme on pense que les conjonctions de trous noirs supermassifs se produisent lorsque leurs galaxies fusionnent, cette information soutient l’idée d’un trou noir déplacé.

De plus, la galaxie a un taux élevé de formation d’étoiles. Cela correspond à la modélisation informatique, qui prédit que la fusion des galaxies déclenchera un éclair de formation d’étoiles, en particulier dans le cas des galaxies dont les trous noirs sont rejetés.

Une autre explication possible est que deux trous noirs supermassifs sont situés au centre de la galaxie, mais l’un d’eux ne produit pas de rayonnement prononcé car il croît trop lentement. Les scientifiques soutiennent l’idée d’un trou noir roulant, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour le confirmer.

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