L’amas SpARCS1049 produit 300 fois plus d’étoiles que le nôtre. Le résultat d’un trou noir supermassif dormant au cœur de sa galaxie centrale. © Nasa/STScI
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Voici ce qu'il se passe quand un trou noir ne « fonctionne » pas

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Les astronomes estiment que les trous noirs supermassifs jouent un rôle fondamental dans la régulation de la formation des étoiles. Et ils en apportent aujourd'hui la preuve avec un amas de galaxies qui forment des étoiles de manière frénétique. Un amas de galaxies dont le trou noir supermassif central manque de carburant.

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Les amas de galaxies sont les plus grandes structures connues de notre Univers. Pour ces amas, les trous noirs supermassifs qui se trouvent au cœur de leur galaxie centrale sont de véritables sources d'énergie. Mais que se passe-t-il alors lorsque ces trous noirs deviennent inactifs ? C'est la question que des chercheurs se sont posée. Et grâce notamment à des données fournies par l'observatoire de rayons x Chandra (Nasa), ils apportent aujourd'hui une réponse.

Rappelons que les amas de galaxies sont composés de centaines, voire de milliers de galaxies, maintenues par la gravité et envahies par un gaz chaud qui émet des rayons X. En leur cœur, l'activité d'un trou noir supermassif empêche généralement ce gaz de refroidir et de former des étoiles en nombre. C'est le cas dans de nombreux amas relativement proches de notre Terre.

Il y a un an, l'amas SpARCS1049 -- ou SpARCS104922.6+564032.5 pour être complet --, situé à quelque 9,9 milliards d'années-lumière de notre Terre, dans la constellation de la Grande Ourse, avait déjà montré aux télescopes spatiaux Hubble et Spitzer, qu'il forme des étoiles à une vitesse étonnante. Environ 900 par an. Soit 300 fois plus que dans notre galaxie. Le tout se jouant à environ 80.000 années-lumière du centre de l'amas, en dehors des galaxies qui le forment.

Lorsque l’activité d’un trou noir supermassif au cœur de la galaxie centrale d’un amas diminue, l’amas se met à former des étoiles en grande quantité. © Chandra X-ray Observatory, YouTube

Un trou noir en manque de carburant

La raison ? « Quand le chat n'est pas là, les souris dansent », explique Julie Hlavacek-Larrondo, chercheur à l'université de Montréal (Canada) dans un communiqué de l’observatoire Chandra. En effet, SpARCS1049 ne présente aucun signe d'une activité d'un trou noir supermassif dans sa galaxie centrale. Il n'existe aucune preuve d'un jet de matière s'échappant d'un trou noir à des longueurs d'onde radio ou d'une source de rayons X indiquant que la matière a été chauffée en tombant vers un trou noir.

Ainsi, le tour noir supermassif de SpARCS1049 semble ne plus être actif. Il a cessé de nourrir son environnement en énergie. En conséquence, le gaz qui entoure les galaxies a pu refroidir suffisamment pour que des étoiles commencent à se former de manière presque frénétique. « De nombreux astronomes ont pensé que, sans l'intervention d'un trou noir, la formation des étoiles deviendrait incontrôlable, rappelle Tracy Webb. Maintenant, nous en avons la preuve. »

Pourquoi ce trou noir est-il si calme ? C'est la question qui se pose ensuite. Une collision entre deux petits amas de galaxies aurait pu éloigner le gaz le plus dense de la galaxie centrale de l'amas. Résultat : le trou noir supermassif au centre de cette galaxie serait tout simplement en train de manquer de carburant.

Sur cette image composite, on découvre l’amas de galaxies SpARCS1049, sa galaxie centrale et, plus loin, la région où se trouve le gaz le plus dense. © X-ray : Nasa/CXO/Univ. of Montreal/J. Hlavacek-Larrondo et al ; Optical/IR : Nasa/STScI
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