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Un trou noir à la recherche d'un domicile

ActualitéClassé sous :Astronomie , trou noir , HE0405-2958

Une équipe internationale d'astronomes a utilisé deux des équipements astronomiques les plus puissants au monde, le Very Large Telescope (VLT) et le Hubble Space Telescope (HST), respectivement en mode spectroscopique et imagerie, afin d'étudier un échantillon de vingt quasars à bas redshift. Pour dix-neuf de ces systèmes, l'équipe a pu détecter comme attendu, puis analyser, les galaxies hôtes autour des trous noirs massifs. En revanche, elle a demontré l'absence d'une galaxie hôte, même faible, autour du quasar lumineux HE0405-2958, situé à une distance de 5 milliards d'années-lumière.

(A gauche) image HST du quasar HE0450-2958. Aucune galaxie hôte centrée sur le quasar n'est visible. On distingue la galaxie compagnon perturbée en haut de l'image. (A droite) Même image mais traitée par la méthode de déconvolution « MCS ». Le nuage gazeu

Ces études sont de véritables défis scientifiques car le rayonnement extrêmement puissant du quasar central masque celui de la galaxie qui l'entoure. Pour remédier à ce problème, les astronomes ont mis au point une nouvelle stratégie qui allie l'observation simultanée d'une étoile, permettant ainsi de mesurer au mieux la source ponctuelle du quasar, et une nouvelle modélisation mathématique du problème (déconvolution « MCS »). Ils parviennent de cette manière à séparer et distinguer l'émission lumineuse du quasar et celle de la galaxie.

Cependant, cette technique extrêmement efficace et qui aurait permis dans tous les cas de détecter une galaxie normale autour de HE0405-2958 n'a révélé aucune trace de système stellaire. Si une galaxie hôte existait néanmoins, sa luminosité devrait être au moins 6 fois inférieure à celle prédite par la relation usuelle empirique qui la déduit de la luminosité du quasar central, ou d'une taille d'un rayon de moins de 300 années-lumière, c'est-à-dire qu'elle devrait être de 20 à 170 fois plus petite qu'une galaxie hôte typique.

En lieu et place d'une galaxie hôte, les astronomes ont détecté un nuage gazeux (un "blob") d'une taille de 8000 années-lumière, ionisé par le quasar. Il s'agit probablement du gaz qui nourrit le trou noir super massif central et le transforme en quasar. Un peu plus loin, à une distance de 50 000 années-lumière du système principal, les images du HST ont révélé une galaxie compagnon, extrêmement perturbée, montrant tous les signes d'une collision récente et formant des étoiles à un taux très élevé. Il fait peu de doute que cette formation stellaire a été initiée il y a quelques 100 millions d'années par la collision de la galaxie compagnon avec le quasar. Mais pour le moment, le mystère de ce qu'il est advenu de la galaxie hôte de HE0405-2958 reste entier.

Les astronomes proposent quelques pistes pour interpréter ces observations : la disparition de la galaxie hôte comme produit de la collision, un trou noir isolé capturé par le disque d'une galaxie spirale, ou encore un trou noir au centre d'un système composé seulement de matière sombre. Ces hypothèses seront bientôt approfondies et évaluées précisément.

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