Représentation d'un trou noir supermassif. © Nasa, JPL-Caltech
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Un mini-trou noir « monstrueux » débusqué dans une galaxie naine

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[EN VIDÉO] Que se passerait-il si vous tombiez dans un trou noir ?  Les profondeurs des trous noirs sont des espaces de mystère et de fantasme, mais cela ne signifie pas que nous ne pouvons pas les approcher de manière scientifique. Voyageons donc ensemble aux frontières de la réalité telle que nous la connaissons. 

Une équipe d'astronomes aurait découvert un trou noir supermassif de quelques centaines de milliers de masses solaires dans une galaxie naine, Mrk 462. La découverte de ce « petit » trou noir dissimulé par du gaz et de la matière pourrait permettre aux chercheurs d'en apprendre plus sur la formation et le cycle de vie de ces phénomènes cosmiques. 

Parmi les ogres cosmiques que sont les trous noirs supermassifs, il arrive parfois de trouver des spécimens de petite taille. Une équipe d'astronomes a publié le 10 janvier un communiqué rapportant la détection d'un trou noir supermassif au cœur de la galaxie naine Markarian 462 (Mrk 462). Située à 110 millions d'années-lumière, Mrk 462 s'avère être un système compact bien que plus faiblement peuplé que d'autres galaxies telles que la Voie lactée. Les chercheurs ont eu recours au télescope spatial Chandra, qui a détecté plusieurs trous noirs depuis le début de sa mission. L'étude du noyau galactique de Mrk 462 mettrait les scientifiques sur la piste pour comprendre l'évolution des trous noirs. 

Photographie de la galaxie naine Markarian 462, à 110 millions d'années-lumière de la Terre. © Nasa, CXC, Université de Dartmouth, J. Parker & R. Hickox

Trou noir supermassif pour une galaxie naine

Les caractéristiques du trou noir de Mrk 462 attisent la curiosité des scientifiques. Jack Parker, astronome de l'université de Dartmouth (États-Unis), expliquait à l'occasion d'une conférence de l'American Astronomical Society, le 10 janvier, que « ce trou noir supermassif est l'un des plus petits jamais trouvés », malgré ses 200.000 masses solaires (, 200.000 fois la masse du Soleil, soit 1,989 × 1030 kg). La découverte de ce phénomène au cœur d'une galaxie naine s'est avérée être une tâche complexe. Mrk 462 possède une configuration particulière, agrégeant quelques centaines de millions d'étoiles, contre des centaines de milliards dans une galaxie spirale « classique » telle que la Voie lactée ou M31 (Andromède). Avec son statut de galaxie naine, Mrk 462 a ainsi un aspect relativement compact, le trou noir supermassif est obscurci par le gaz et la matière gravitant autour. 

Ce paramètre a grandement complexifié sa détection. Dans le cas de galaxies de taille plus importante, la découverte de trous noirs supermassifs se fait généralement par le biais de l'observation des étoiles orbitant dans son environnement, en étudiant leurs spectres (notamment le décalage vers le rouge, ou redshift) ou encore leur vitesse de gravitation. Mais, dans le cas du trou noir de Markarian 462, qui se révèle « enterré » sous une importante quantité de gaz, les chercheurs ont été aidés par un appareil d'une précision inouïe : le télescope Chandra.

Représentation du télescope spatial Chandra. © Nasa

Chandra traque les rayonnements X

A mesure que le gaz, de consistance visqueuse, spirale vers l'horizon des évènements d'un trou noir, les molécules vont connaître un fort effet de frottement. Ce dernier va induire une ionisation abrupte du gaz, et entraîner une émission de rayons X. Certains appareils tels que le télescope spatial Chandra peuvent alors capter ces rayonnements. Chandra, lancé en 1999 par la Nasa, est équipé de trois spectromètres et une caméra afin de mener des observations précises d'objets tels que des pulsars, rémanents de supernovae ou de trous noirs, en faisant l'un des observatoires les plus performants de ces 30 dernières années. 

La découverte du trou noir de Mrk 462 permet de supposer de l'existence de tels phénomènes dans d'autres galaxies naines, et ainsi en apprendre plus sur l'évolution des trous noirs en monstres gargantuesques de plusieurs millions de masses solaires. Certains d'entre eux se sont formés très rapidement après les débuts de l'Univers (environ un milliard d'années après le Big Bang), sans que les chercheurs sachent expliquer comment. Si la thèse de l'effondrement gravitationnel d'une étoile massive en trou noir est aujourd'hui la plus répandue, ils pourraient aussi naître de l'effondrement de la matière dans de denses nuages de poussière et de gaz cosmique

L'étoile V565 éclairant le nuage de gaz et de poussière cosmique de la nébuleuse NGC 2313. © ESA

Si l'étude de Markarian 462 n'en est qu'à ses prémices, les astronomes de la Nasa ne cachent pas leur volonté de continuer à traquer les galaxies naines et leurs trous noirs afin d'en apprendre plus sur ces mystérieux phénomènes.

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