La galaxie naine Henize 2-10 brille de jeunes étoiles sur cette image Hubble en lumière visible. La région brillante au centre, entourée de nuages roses et de couloirs de poussière sombres, indique l’emplacement du trou noir massif de la galaxie et des pouponnières stellaires actives. Crédit : NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI) ; Traitement des images : Alyssa Pagan (STScI)
La galaxie naine Henize 2-10 continue d’avoir un impact important, défiant les attentes des astronomes.
Les trous noirs sont souvent décrits comme les monstres de l’univers : ils déchirent les étoiles, dévorent tout ce qui s’en approche et retiennent la lumière captive. Des preuves détaillées de NASA‘s Télescope spatial HubbleCependant, il montre une trou noir sous un jour nouveau : il favorise, plutôt qu’il ne supprime, la formation d’étoiles. L’imagerie et la spectroscopie Hubble de la galaxie naine Henize 2-10 montrent clairement un écoulement de gaz s’étendant du trou noir à une région de naissance d’étoiles brillantes, tel un cordon ombilical, déclenchant la formation d’amas d’étoiles dans le nuage déjà dense. Les astronomes ont précédemment débattu de la possibilité qu’une galaxie naine puisse avoir un trou noir analogue aux trous noirs supermassifs des grandes galaxies. Une étude plus poussée des galaxies naines, qui sont restées petites au fil du temps cosmique, pourrait permettre d’élucider la question de savoir comment les premières graines de trous noirs supermassifs se sont formées et ont évolué au cours de l’histoire de l’univers.
L’imagerie et la spectroscopie Hubble de la galaxie naine Henize 2-10 montrent clairement un écoulement de gaz s’étendant du trou noir à une région de naissance d’étoiles brillantes, tel un cordon ombilical, déclenchant la formation d’amas d’étoiles dans le nuage déjà dense. Crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA ; producteur principal : Paul Morris
Souvent dépeints comme des monstres destructeurs qui retiennent la lumière captive, les trous noirs jouent un rôle moins méchant dans les dernières recherches menées par le télescope spatial Hubble de la NASA. Un trou noir situé au cœur de la galaxie naine Henize 2-10 crée des étoiles au lieu de les engloutir. Le trou noir contribue apparemment à l’explosion de la formation de nouvelles étoiles dans la galaxie. La galaxie naine se trouve à 30 millions d’années-lumière, dans la constellation sud de Pyxis.
Il y a dix ans, cette petite galaxie set off débattre Les astronomes se demandaient si les galaxies naines abritaient des trous noirs proportionnels aux mastodontes supermassifs que l’on trouve au cœur des grandes galaxies. Cette nouvelle découverte a peu Henize 2-10, contenant seulement un dixième du nombre d’étoiles que l’on retrouve dans notre Voie lactéeElle pourrait jouer un rôle important dans la résolution du mystère de l’origine des trous noirs supermassifs.
“Il y a dix ans, alors que j’étais étudiante diplômée et que je pensais consacrer ma carrière à la formation des étoiles, j’ai examiné les données de Henize 2-10 et tout a changé”, a déclaré Amy Reines, qui a publié l’article sur la formation des étoiles. première preuve de la présence d’un trou noir dans la galaxie. en 2011 et qui est la chercheuse principale des nouvelles observations de Hubble, publiées dans le numéro du 19 janvier de la revue Nature.
Une extraction de la région centrale de la galaxie naine Henize 2-10 trace un écoulement, ou pont de gaz chauds de 230 années-lumière de long, reliant le trou noir massif de la galaxie et une région de formation d’étoiles. Les données Hubble sur la vitesse du flux sortant du trou noir, ainsi que l’âge des jeunes étoiles, indiquent une relation de cause à effet entre les deux. Il y a quelques millions d’années, le flux de gaz chaud a heurté le nuage dense d’une pouponnière d’étoiles et s’est répandu, comme l’eau d’un tuyau d’arrosage sur un tas de terre. Aujourd’hui, des amas de jeunes étoiles sont alignés perpendiculairement à l’écoulement, révélant la trajectoire de sa propagation. Crédit : NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI) ; Traitement des images : Alyssa Pagan (STScI)
“Dès le début, je savais que quelque chose d’inhabituel et de spécial se passait dans Henize 2-10, et maintenant Hubble a fourni une image très claire de la connexion entre le trou noir et une région voisine de formation d’étoiles située à 230 années-lumière du trou noir “, a déclaré Reines.
Cette connexion est un écoulement de gaz qui s’étend dans l’espace comme un cordon ombilical vers une pouponnière d’étoiles brillantes. La région abritait déjà un cocon dense de gaz lorsque le flux sortant à faible vitesse est arrivé. La spectroscopie Hubble montre que le flux se déplaçait à environ 1 million de miles par heure, percutant le gaz dense comme un jardin.un tuyau heurtant un tas de terre et s’étalant. Des amas d’étoiles naissantes parsèment la trajectoire de l’écoulement, leur âge étant également calculé par Hubble.
Il s’agit de l’effet inverse de celui observé dans les galaxies plus grandes, où la matière tombant vers le trou noir est emportée par les champs magnétiques environnants, formant ainsi des jets flamboyants d’étoiles. plasma se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière. Les nuages de gaz pris dans la trajectoire des jets seraient chauffés bien au-delà de leur capacité à se refroidir et à former des étoiles. Mais avec le trou noir moins massif de Henize 2-10 et son flux sortant plus doux, le gaz a été comprimé juste assez pour précipiter la formation de nouvelles étoiles.
“A seulement 30 millions d’années-lumière, Henize 2-10 est suffisamment proche pour que Hubble puisse capturer à la fois des images et des preuves spectroscopiques de l’écoulement d’un trou noir. La surprise supplémentaire était que, plutôt que de supprimer la formation d’étoiles, l’écoulement déclenchait la naissance de nouvelles étoiles”, a déclaré Zachary Schutte, étudiant diplômé de Reines et auteur principal de la nouvelle étude.
Depuis sa première découverte d’une étoile distinctive radio et Rayons X dans Henize 2-10, Reines a pensé qu’elles provenaient probablement d’un trou noir massif, mais pas aussi supermassif que ceux que l’on observe dans les grandes galaxies. D’autres astronomes, cependant, ont pensé que le rayonnement était plus probablement émis par un reste de supernova, ce qui serait un phénomène familier dans une galaxie qui produit rapidement des étoiles massives qui explosent rapidement.
“La résolution étonnante de Hubble montre clairement un modèle en forme de tire-bouchon dans les vitesses du gaz, que nous pouvons faire correspondre au modèle d’un flux sortant d’un trou noir qui se déplace vers l’avant ou qui oscille. Un reste de supernova ne présenterait pas ce modèle, et c’est donc la preuve irréfutable qu’il s’agit d’un trou noir”, a déclaré Reines.
Reines s’attend à ce qu’encore plus de recherches soient dirigées vers les trous noirs des galaxies naines à l’avenir, dans le but de les utiliser comme indices du mystère de la façon dont les trous noirs supermassifs sont apparus dans l’univers primitif. C’est une énigme persistante pour les astronomes. La relation entre la masse de la galaxie et son trou noir peut fournir des indices. Le trou noir de Henize 2-10 a une masse d’environ 1 million de masses solaires. Dans les galaxies plus grandes, les trous noirs peuvent atteindre plus d’un milliard de fois la masse de notre Soleil. Plus la galaxie hôte est massive, plus le trou noir central est massif.
Les théories actuelles sur l’origine des trous noirs supermassifs se répartissent en trois catégories : 1) ils se sont formés comme des trous noirs de masse stellaire plus petite, à partir de l’implosion d’étoiles, et ont en quelque sorte rassemblé suffisamment de matière pour devenir supermassifs, 2) des conditions spéciales dans l’univers primitif ont permis la formation d’étoiles supermassives, qui se sont effondrées pour former des “graines” de trous noirs massifs dès le départ, ou 3) les graines des futurs trous noirs supermassifs sont nées dans des amas d’étoiles denses, où la masse globale de l’amas aurait été suffisante pour les créer en quelque sorte à partir de l’effondrement gravitationnel.
Jusqu’à présent, aucune de ces théories d’ensemencement des trous noirs n’a pris le dessus. Les galaxies naines comme Henize 2-10 offrent des indices potentiels prometteurs, car elles sont restées petites au cours du temps cosmique, plutôt que de subir la croissance et les fusions des grandes galaxies comme la Voie lactée. Les astronomes pensent que les trous noirs des galaxies naines pourraient servir d’analogues aux trous noirs de l’univers primitif, lorsqu’ils commençaient tout juste à se former et à croître.
“L’époque des premiers trous noirs n’est pas quelque chose que nous avons été capables de voir, donc c’est vraiment devenu la grande question : d’où viennent-ils ? Les galaxies naines peuvent conserver une certaine mémoire du scénario d’ensemencement par les trous noirs, qui a été perdue dans le temps et l’espace”, a déclaré Reines.
Référence : “Black-hole-triggered star formation in the dwarf galaxy Henize 2-10” par Zachary Schutte et Amy E. Reines, 19 janvier 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-021-04215-6
Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’ESA (Agence spatiale européenne). Le Goddard Space Flight Center de la NASA, situé à Greenbelt, dans le Maryland, gère le télescope. L’Institut scientifique du télescope spatial (STScI), situé à Baltimore (Maryland), mène les opérations scientifiques de Hubble. Le STScI est géré pour la NASA par l’Association des universités pour la recherche en astronomie à Washington, D.C.
