Du ciel et de la terre

Où il est question de tailles dans la famille trou noir

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Amas globulaire Oméga du Centaure vu par le télescope spatial infrarouge Spitzer

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Crédit image : NASA, JPL-Caltech, M. Boyer (Université du Minnesota)

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Les histoires de famille ne finissent pas de passionner les astronomes, en particulier celle des trous noirs.

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Dans la famille trou noir nous connaissons les trous noirs super-massifs situés au cœur des galaxies, lourds de centaines de millions de masses solaires et les trous noirs stellaires équivalents à quelques dizaines de masses solaires, résultats de l’effondrement cataclysmique d’une étoile super-massive sur elle-même. Comme dans toute famille, il existe des êtres singuliers, en l’occurrence des trous noirs de masses intermédiaires « pesant » quelques dizaines de milliers de masses solaires.

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Ces derniers sont très rares et attirent donc la curiosité des astronomes. Comment la théorie allait pouvoir expliquer l’existence de tels trous noirs? Peut-être en imaginant qu’ils se tapissent au centre d’une galaxie naine. La découverte d’un trou noir intermédiaire proche de nous dans l’amas globulaire Oméga du Centaure venait à point étayer cette théorie (voir note du 02 avril 2008). Un amas globulaire regroupe par sa gravité propre plusieurs millions d’étoiles très âgées. Oméga du Centaure peut bien être le cœur, le reliquat, d’une galaxie naine capturée par notre Voie Lactée dans le passé. Il se pourrait donc que les trous noirs intermédiaires soient moins rares qu’on ne le croit, mais tapis par exemple au centre des amas globulaires.

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Une nouvelle étude, (voir texte préparatoire), parue ce jour dans Astrophysical Journal vient mettre un bémol à cette théorie. Ses auteurs sont Stephen E. Zepf (Michigan State University), Daniel Stern (JPL-Caltech), Thomas J. Maccaronne (Southhampton University), Arunav Kundu (Michigan State University), Marc Kamionkowski (Caltech), Katherine L. Rhode (Indiana University), John J. Salzer (Indiana University et Wesleyan University), Robin Ciardullo et Caryl Gronwall tous deux de Penn State University.

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NGC 4472 : source Sloan Digital Sky Survey

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Les auteurs avaient déjà découvert l’existence d’un trou noir dans l’amas globulaire RZ2109 situé dans une des galaxies elliptiques de l’amas de la Vierge, NGC 4472, à une cinquantaine de millions d’années lumière de nous. L’utilisation du télescope spatial rayons X XMM-Newton de l’agence spatiale européenne (ESA) avait révélé qu’il était bien actif, mais les savants n’en avaient alors pu préciser sa taille.

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Ils ont alors demandé au Keck (deux télescopes dont les miroirs principaux ont 10 mètres de diamètre) au Mauna Kea à Hawaï d’observer son environnement. Le trou noir est très actif : il émet de puissants jets de particules se déplaçant à 2 000 km/s ! Sa masse estimée est d’environ 10 fois celle de notre étoile seulement.

Pour les auteurs, la présence d’un tel petit trou noir très actif implique l’absence de trou noir intermédiaire dans RZ2109. Si un trou noir intermédiaire était présent dans l’amas globulaire, sa gravité très importante aurait eu tôt fait soit de l’avaler soit de l’expulser loin du cœur de l’amas.

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Les astronomes ne remettent pas en question la relation entre trous noirs intermédiaires et galaxies naines périphériques ou amas globulaires intra-galactiques mais ils remarquent que leur présence est certainement beaucoup plus rare que certains se sont plus à espérer.

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Sources principales :

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JPL-Caltech

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SDSS

 

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