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En vidéo : une graine de trou noir supermassif dans un amas globulaire ?

ActualitéClassé sous :Astronomie , trou noir de masse intermédiaire , trou noir stellaire

Omega Centauri est un amas globulaire célèbre identifié comme tel par John Herschel. Mais il s'agirait en fait de tout autre chose : les restes d'une galaxie naine débarrassée de sa matière noire et contenant un trou noir central de masse intermédiaire. Des galaxies de ce genre pourraient être les graines qui par fusion ont donné les trous noirs supermassifs des grandes galaxies.

Omega Centauri tel qu'il apparaît avec une vue moins rapprochée. Crédit : Nasa, Esa, Digitized Sky Survey 2

Jusqu'à aujourd'hui, à une exception près, deux types de trous noirs étaient observés dans l'Univers. Ceux de quelques masses solaires, les trous noirs stellaires, et ceux dépassant le million de masses solaires, que l'on trouve au centre des grandes galaxies, en général à l'origine des noyaux actifs de galaxies. Pourtant, c'est du moins la conviction intime des astrophysiciens relativistes, il devrait exister une gamme continue de masses de trous noirs entre ces deux extrêmes. D'autant plus que l'existence de trous noirs de masses intermédiaires serait un bon moyen de comprendre comment seraient apparus par fusion successives les trous noirs supermassif actuels.

Les astronomes semblent enfin en avoir observé un sans l'ombre d'un doute grâce aux télescopes Hubble et Gemini. Ils ont en effet scruté attentivement les mouvements des étoiles centrales dans l'un des amas globulaires en orbite autour de la Voie Lactée. Il s'agit d'un objet astronomique connu dès l'antiquité et qui avait été classifié par Ptolémée comme une étoile : Omega Centauri, ou Oméga du Centaure. Situé à 17.000 années-lumière de la Terre, au-dessus du plan galactique, c'est l'amas globulaire le plus grand et le plus brillant visible à l'œil nu.

Une vue rapprochée de Omega Centauri. Crédit : Nasa, Esa, Hubble Heritage Team (STScI/AURA), A. Cool (San Francisco State Univ.) et J. Anderson (STScI).

Trop de générations pour un seul amas

On savait depuis longtemps que Omega Centauri avait des caractéristiques particulières qui le distinguaient des autres amas globulaires. D'abord, il est fortement aplati et tourne plus vite que les autres amas. Mais surtout, il comporte plusieurs générations d'étoiles, ce qui ne cadre pas bien avec la théorie de la formation ancienne des amas globulaires. Or en mesurant les mouvements des étoiles proches de son centre, on s'est aperçu que celles-ci se déplaçaient plus vite que prévu. Ces vitesses s'expliqueraient facilement s'il existait au centre de l'amas un trou noir d'environ 40.000 masses solaires, un trou noir intermédiaire donc.

La vidéo du Hubblecast.

Une telle découverte conduit les astrophysiciens à penser que Omega Centauri n'est en fait pas un amas globulaire mais le reste d'une galaxie naine qui aurait été capturée par la Voie Lactée et en grande partie débarrassée de sa matière noire par des forces de marée ainsi que d'une partie de sa population stellaire. En effet, la masse totale de Omega Centauri, avec son trou noir, n'est plus très éloignée de celle d'une galaxie naine.

Les astrophysiciens estiment la masse initiale de Omega Centauri à dix millions de masses solaires. Si ce genre de galaxie obéit à la même loi qui relie la masse d'une galaxie à celle de son trou noir central, on trouve en effet alors un bon accord avec la masse de celui d'Omega Centauri.

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