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Les scientifiques ont longtemps pensé que les trous noirs supermassifs pouvaient se déplacer dans l’espace, mais il s’est avéré difficile de les prendre sur le fait. Maintenant, des chercheurs du Centre d’astrophysique de Harvard et du Smithsonian ont identifié le cas le plus clair à ce jour d’un trou noir supermassif en mouvement.

Des trous noirs supermassifs

« Nous ne nous attendons pas à ce que la majorité des trous noirs supermassifs soient en mouvement; ils se contentent généralement de rester sur place », explique Dominic Pesce, astronome qui a dirigé cette étude. « Ils sont si lourds qu’il est difficile de les faire bouger. Considérez combien il est plus difficile de mettre en mouvement une boule de bowling qu’un ballon de football – sachant que dans ce cas, la « boule de bowling » a une masse de plusieurs millions de fois supérieures à celle de notre Soleil. Cela va nécessiter un coup de pied assez puissant ».
Pesce et ses collaborateurs s’efforcent d’observer ce phénomène rare depuis cinq ans, en comparant les vitesses des trous noirs supermassifs et des galaxies. « Nous nous sommes demandé : les vitesses des trous noirs sont-elles les mêmes que celles des galaxies dans lesquelles ils résident ? » explique-t-il. « Nous nous attendons à ce qu’ils aient la même vélocité. Si ce n’est pas le cas, cela implique que le trou noir a été perturbé. »
Pour leur recherche, l’équipe a d’abord étudié 10 galaxies lointaines et les trous noirs supermassifs en leur cœur. Ils ont spécifiquement étudié les trous noirs qui contenaient de l’eau dans leurs disques d’accrétion – les structures en spirale qui tournent vers l’intérieur du trou noir. Lorsque l’eau tourne autour du trou noir, elle produit un rayon de lumière radio semblable à un laser, appelé maser. Lorsqu’ils sont étudiés à l’aide d’un réseau combiné d’antennes radio utilisant une technique connue sous le nom d’interférométrie à très longue base (VLBI), les masers peuvent aider à mesurer très précisément la vitesse d’un trou noir, explique M. Pesce.

Un trou noir dans la galaxie J0437+2456

Cette technique a permis à l’équipe de déterminer que neuf des dix trous noirs supermassifs étaient au repos, mais l’un d’entre eux s’est démarqué et semblait être en mouvement. Situé à 230 millions d’années-lumière de la Terre, ce trou noir se trouve au centre d’une galaxie appelée J0437+2456. Sa masse est environ trois millions de fois celle de notre Soleil.
Grâce aux observations de suivi effectuées par les observatoires d’Arecibo et de Gemini, l’équipe a maintenant confirmé ses premières conclusions. Le trou noir supermassif se déplace à une vitesse d’environ 110 000 miles par heure à l’intérieur de la galaxie J0437+2456. Mais on ne sait pas ce qui cause ce mouvement. L’équipe pense qu’il y a deux possibilités.
« Nous observons peut-être les conséquences de la fusion de deux trous noirs supermassifs », explique Jim Condon, radioastronome au National Radio Astronomy Observatory, qui a participé à cette étude. « Le résultat d’une telle fusion peut faire reculer le trou noir nouveau-né, et nous pouvons l’observer en train de reculer ou lorsqu’il se stabilise à nouveau. » Mais il existe une autre possibilité, peut-être encore plus intrigante: le trou noir pourrait faire partie d’un système binaire.

Déterminer la cause des mouvements

« Bien que l’on s’attende à ce qu’il y en ait beaucoup, les scientifiques ont eu du mal à identifier des exemples clairs de trous noirs supermassifs binaires », explique M. Pesce. « Ce que nous pourrions voir dans la galaxie J0437+2456 est l’un des trous noirs d’une telle paire, l’autre restant caché à nos observations radio en raison de son absence d’émission de maser. » D’autres observations seront toutefois nécessaires pour déterminer la véritable cause du mouvement inhabituel de ce trou noir supermassif.
Cette recherche a été publiée dans Astrophysical Journal.
Source : Center for Astrophysics
Crédit photo : Pixabay

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