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Les quasars s'allumeraient rarement lors des collisions galactiques

ActualitéClassé sous :Astronomie , trou noir , Quasar

Il n'existe généralement pas de lien entre la collision des galaxies et la transformation de leurs trous noirs supermassifs en noyaux actifs de galaxies. C'est la conclusion surprenante à laquelle est arrivé un groupe d'astronomes étudiant près de 1.400 galaxies à l'aide du télescope Hubble et du satellite XMM-Newton.

Un tableau comparatif des galaxies actives et inactives en fonction de la présence ou non de distorsions les rendant irrégulières. Les galaxies sont extraites du catalogues du Cosmos Survey. © Nasa, Esa, M. Cisternas (Max-Planck Institute for Astronomy)

La raison pour laquelle le trou noir supermassif au centre de notre propre Voie lactée ne brillait pas à l'instar des quasars semblait une évidence : notre galaxie n'avait pas été victime d'une collision avec une autre depuis bien longtemps. En effet, pensait-on, ce n'est que lors d'une telle collision qu'il se produit un apport important de gaz frais vers le noyau central d'une galaxie, nourrissant le trou noir géant qui s'y trouve.

Le processus d'accrétion gravitationnelle qui en résulte libère alors de l'énergie lumineuse par conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle bien plus efficacement que les réactions thermonucléaires faisant briller les étoiles. On sait en effet qu'un tel mécanisme permet de convertir l'équivalent de 10 % de la masse d'un objet en rayonnement contre les 0,7 % de la réaction proton-proton dans le Soleil, découverte par Carl Friedrich von Weizsäcker.

Cette explication simple et convaincante vient pourtant d'être démontée par les analyses portant sur un vaste échantillon de galaxies, fourni par le Cosmos Survey. Il s'agit d'un grand relevé sur un champ dans la constellation du Sextant, équivalent à 10 fois la surface de la Lune. Constitué grâce aux observations de Hubble et d'autres télescopes, Cosmos contient des centaines de milliers de galaxies de tous les types (spirale, elliptique, irrégulière etc.) jusqu'à une distance d'environ huit milliards d'années-lumière.

Une vue du champ de Cosmos par comparaison à la taille de la Lune et d'autres champs comme GOODS et GEMS. © Nasa, Esa, Z. Levay

Cent quarante galaxies possédant un noyau actif (AGN) ont été sélectionnées dans cet échantillon en utilisant les observations complémentaires dans le domaine des rayons X fournies par le satellite européen XMM-Newton. Pour chacune de ces galaxies, une dizaine d'autres situées à des distances comparables ont ensuite été choisies pour constituer au total un ensemble de près de 1.400 galaxies.

Un test en aveugle

Cet ensemble a finalement été soumis à 10 spécialistes des galaxies de huit laboratoires différents, sans indiquer les galaxies actives afin qu'ils déterminent lesquelles étaient associées à des collisions récentes ou en cours. Pour un œil expert, la forme irrégulière d'une de ces galaxies, comparée à celle des spirales et des elliptiques, ne trompe pas.

La confrontation finale des données statistiques a donné un résultat stupéfiant et contraire à l'attente des astrophysiciens. Il n'y avait le plus souvent aucune corrélation entre la présence d'un noyau actif de galaxie, comme un quasar, et une collision récente de galaxie. En réalité, pas loin de 75 % des AGN depuis 8 milliards d'années ne peuvent trouver une explication dans la cadre de la théorie de la collision. 

Il faut donc faire intervenir d'autres mécanismes, comme des instabilités dans les galaxies, des collisions de nuages moléculaires géants dans ces galaxies ou la simple influence des marées gravitationnelles engendrées par le passage proche d'une autre galaxie pour expliquer la brusque alimentation en matière des trous noirs supermassifs dans la plupart des cas.

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