Des astronomes ont découvert un trou noir différent de tous les autres, l’un des seuls “trous noirs de masse intermédiaire” confirmés – un objet recherché depuis longtemps par les scientifiques.
Ce trou noir particulier, d’une centaine de milliers de masses solaires, est plus petit que les trous noirs au centre des galaxies mais plus grand que ceux qui naissent lors de l’explosion des étoiles.
“Nous avons de très bonnes détections des trous noirs les plus grands, de masse stellaire jusqu’à 100 fois la taille de notre soleil, et des trous noirs supermassifs au centre des galaxies qui sont des millions de fois la taille de notre soleil, mais il n’y a pas de mesures des trous noirs entre ceux-ci. C’est une grande lacune”, a déclaré l’auteur principal Anil Seth, professeur associé d’astronomie à l’Université de l’Utah et co-auteur de l’étude. “Cette découverte comble cette lacune”.
Le trou noir était caché dans l’amas d’étoiles B023-G078, dans la galaxie d’Andromède. On pensait à l’origine qu’il s’agissait d’un amas d’étoiles, mais les chercheurs pensent désormais qu’il s’agit d’un noyau dépouillé – un vestige de petites galaxies qui sont tombées dans de plus grandes et dont les étoiles extérieures ont été dépouillées par les forces gravitationnelles.
“Auparavant, nous avons trouvé de grands trous noirs à l’intérieur de noyaux massifs et dépouillés, bien plus grands que B023-G078. Nous savions qu’il devait y avoir des trous noirs plus petits dans des noyaux dépouillés de masse inférieure, mais il n’y avait jamais eu de preuve directe”, a déclaré l’auteur principal, Renuka Pechetti, alors de l’Université John Moores de Liverpool. “Je pense que c’est un cas assez clair que nous avons finalement trouvé un de ces objets”.
Les chercheurs ont utilisé les données d’observation de l’observatoire Gemini et les images du télescope spatial Hubble pour modéliser le profil lumineux de l’objet et déterminer ainsi sa masse.
Alors qu’un amas globulaire a un profil lumineux caractéristique qui a la même forme près du centre que dans les régions extérieures, B023-G078 a un profil qui est rond au centre et plus plat sur les bords. La composition chimique des étoiles est également différente, avec des éléments plus lourds au centre que sur les bords de l’objet.
“Les amas globulaires d’étoiles se forment essentiellement au même moment. En revanche, ces noyaux dénudés peuvent connaître des épisodes de formation répétés, où le gaz tombe au centre de la galaxie, et forme des étoiles. Et d’autres amas d’étoiles peuvent être entraînés vers le centre par les forces gravitationnelles de la galaxie”, explique Seth. “C’est une sorte de dépotoir pour un tas de choses différentes. Ainsi, les étoiles dans les noyaux dénudés seront plus compliquées que dans les amas globulaires. Et c’est ce que nous avons vu dans B023-G078.”
Dans le modèle des chercheurs, les étoiles se déplaçaient trop lentement, par rapport à leurs observations, jusqu’à ce qu’ils ajoutent un trou noir simulé dans le mélange. Ensuite, les vitesses correspondaient aux données observées.
“Les vitesses stellaires que nous obtenons nous donnent des preuves directes qu’il y a une sorte de masse sombre juste au centre”, a déclaré Pechetti. “Il est très difficile pour les amas globulaires de former de grands trous noirs. Mais si c’est dans un noyau dépouillé, alors il doit déjà y avoir un trou noir présent, laissé comme un vestige de la petite galaxie qui est tombée dans la plus grande.”
Le site étude était publiée le 11 janvier 2022 dans The Astrophysical Journal.
