En l’honneur de la semaine du trou noir, le studio de visualisation scientifique de la NASA a publié une vidéo étonnante montrant comment plusieurs trous noirs supermassifs évoluent avec notre système solaire. Cela vaut vraiment la peine d’être vérifié, car c’est un excellent exemple de l’ampleur écrasante de certains trous noirs.
Fait intéressant, les astronomes n’ont observé que deux trous noirs directement. Le premier était le trou noir supermassif de M87, et le second était Sag A*, qui se trouve au cœur de la Voie lactée. Grâce à ces observations directes, nous connaissons la taille de ces trous noirs. Mais qu’en est-il des autres trous noirs dans la vidéo ? Pour cela, les astronomes doivent faire un peu de travail de détective. La taille d’un trou noir dépend de deux choses : la masse et la rotation. Parmi ceux-ci, la masse est le plus grand facteur de taille, donc si les astronomes peuvent déterminer la masse d’un trou noir, ils ont une bonne idée de sa taille.
Puisqu’ils ne peuvent pas observer directement la plupart des trous noirs, les astronomes se fient à la façon dont les trous noirs affectent l’environnement qui les entoure. La manière la plus directe serait de regarder le mouvement des étoiles en orbite près du trou noir. La vitesse orbitale de ces étoiles dépend de la masse du trou noir central, tout comme la vitesse orbitale des planètes dépend de la masse du Soleil. C’est ainsi que nous avons d’abord déterminé la masse de Sag A*. Pendant des années, nous avons observé les mouvements des étoiles proches, ce qui nous a dit que Sag A* avait une masse d’environ 4 millions de soleils. Des observations directes l’ont confirmé plus tard.
Mais cela n’est possible qu’à l’intérieur de la Voie Lactée. D’autres galaxies sont trop éloignées pour que nous puissions observer des étoiles individuelles en orbite autour du trou noir central. Heureusement, il existe d’autres moyens de déterminer la masse du trou noir. L’un d’eux est connu sous le nom de [reverberation mapping]https://briankoberlein.com/post/massive-speed/. Si un trou noir galactique est actif, le gaz proche du trou noir peut émettre une énorme quantité d’énergie. Puisque ce gaz orbite autour du trou noir, la lumière du gaz qui s’éloigne de nous est décalée vers le rouge et la région en orbite vers nous est décalée vers le bleu. Cela élargit les raies spectrales émises par le gaz, et la quantité d’élargissement dépend de la vitesse orbitale du gaz. À partir de là, les astronomes peuvent déterminer la masse, tout comme ils le font en observant les étoiles en orbite autour de Sag A*.
Bien sûr, cela ne fonctionne que si le trou noir est actif. Si ce n’est pas le cas, les astronomes utilisent une autre mesure connue sous le nom de relation M-sigma. L’effet gravitationnel d’un trou noir est le plus fort près de son horizon des événements, mais il tire toujours sur des objets éloignés également. Les astronomes peuvent observer les étoiles dans le renflement central d’une galaxie et mesurer leur vitesse moyenne globale. Pour la plupart des galaxies, la vitesse moyenne des étoiles bombées est proportionnelle à la masse du trou noir central. Plus les étoiles bombées sont rapides, plus le trou noir est massif. Grâce à cette relation, les astronomes peuvent obtenir une bonne mesure de la masse du trou noir.
Jusqu’à présent, le plus grand trou noir que nous connaissons est la bête connue sous le nom de TON 618, qui est plus massive que 40 milliards de soleils. Il est si grand que les astronomes ne savent pas exactement comment il est devenu si massif. Il est si énorme que certains astronomes l’ont considéré comme un trou noir ultramassif plutôt que comme un simple trou supermassif. Nous avons encore beaucoup à apprendre sur les trous noirs, mais nous connaissons au moins leur taille.
Référence: L’animation de la NASA évalue les plus grands trous noirs de l’univers.
