Sciences

Une nouvelle technique pour peser la masse des trous noirs géants

ActualitéClassé sous :Astronomie , trou noir , rayon X

Les astrophysiciens disposent maintenant d'une nouvelle technique pour mesurer la masse des trous noirs supermassifs inactifs dans le voisinage de notre amas de galaxies. Grâce au satellite Chandra, ils viennent de peser celui occupant le centre de la Galaxie NGC 4649.

Image composite des données de Chandra en rayons X (en violet) et de Hubble (bleu) de la galaxie elliptique géante, NGC 4649, située à environ 51 millions d'années-lumière. Au centre, le pic en rayons X indiquant le trou noir central. Crédit : Nasa

Il y a plus de 40 ans, les trous noirs étaient considérés par la majorité des astrophysiciens et des physiciens théoriciens comme des objets presque métaphysiques. A cette époque, à moins de faire partie d'un des trois groupes travaillant sur l'astrophysique et la cosmologie relativiste, et donc d'être un protégé de John Wheeler, Yakov Zeldovitch et Denis Sciama, il n'était pas bon pour la carrière d'un jeune chercheur de s'embarquer dans des travaux sur des objets aussi ésotériques, à la limite des conséquences des équations d'Einstein.

Aujourd'hui, les trous noirs sont partout et peut-être même aussi au niveau des particules élémentaires. Leur existence est très bien établie au niveau du centre des galaxies où ils constituent la seule explication raisonnable des observations concernant les noyaux actifs de galaxies, avec par exemple les fameux quasars. Même notre propre Galaxie en possède un !

En revanche, comme la majorité des trous noirs galactiques depuis quelques milliards d'années seulement, celui-ci est beaucoup moins actif qu'il a dû l'être au début de son histoire, quand les quasars étaient abondants et alimentés en gaz frais par des collisions galactiques fréquentes.

La technique principale dont disposaient jusqu'à maintenant les astronomes pour peser les trous noirs supermassifs au cœur des galaxies, et même simplement pour les détecter et démontrer leur existence, était de mesurer les vitesses des étoiles en orbite autour d'eux. La technique s'imposait d'ailleurs particulièrement pour les trous noir galactiques actuels, beaucoup moins actifs que dans le passé et qui, par conséquent, ne rayonnent plus ou quasiment plus.

Un rayonnement dont le profil de température dépend de la masse centrale

Il y a environ dix ans, les astrophysiciens Fabrizio Brighenti, de l'Université de Bologne (Italie) et William Mathews, de l'Université de Santa Cruz (Californie) ont fait une remarquable prédiction. Le milieu interstellaire dans certaines galaxies est riche en gaz. Lorsque celui-ci est très chaud et à l'équilibre hydrostatique (donc sans mouvement dans un champ de gravité) et ce à l'intérieur d'une vaste région autour d'un trou noir, il se met à rayonner dans le domaine des rayons X. L'intensité produite n'est pas spectaculaire mais elle est suffisamment élevée pour qu'un satellite comme Chandra puisse facilement mettre évidence une telle zone de quelques milliers d'années-lumière de diamètre autour du trou noir central.

Or, d'après le calcul des astrophysiciens, le profil de température du gaz autour de ce dernier devait montrer un pic aisément observable, fonction de la masse du trou noir. C'est bien ce qu'une équipe d'astronomes dirigée par Philip Humphrey de l'Université de Californie, à Irvine, vient de mettre en évidence dans la galaxie NGC 4649. La masse déterminée est énorme puisqu'il ne s'agit pas moins de 3,4 milliards de masses solaires, l'une des plus grandes valeurs connues. Ce nombre est de plus parfaitement en accord avec les estimations obtenues à l'aide des mesures des vitesses des étoiles autour du trou noir central de NGC 4649.

Les astronomes sont donc certains qu'ils disposent non seulement d'une nouvelle technique pour déterminer la masse des trous noirs galactiques, ce qui consolide les études faites à leur sujet, mais aussi d'un nouveau moyen pour détecter ces trous noirs lorsqu'ils sont discrètement tapis au cœur des galaxies.

Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour.

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !

Cela vous intéressera aussi