Les scientifiques viennent de mesurer le spin de l’un des trous noirs les plus massifs de l’univers connu, et cela pourrait bien confirmer une théorie sombre et violente sur la façon dont les trous noirs les plus massifs atteignent leurs énormes dimensions.
Des scientifiques de l’Institut d’astronomie de l’Université de Cambridge ont utilisé l’observatoire Chandra de la Nasa pour étudier les émissions de rayons X d’un trou noir supermassif situé au centre d’une galaxie située à 3,4 milliards d’années-lumière, connue sous le nom de H1821+643. En mesurant les différences dans les émissions de rayons X, ils ont pu mesurer la vitesse de rotation du trou noir, l’un des principaux attributs des trous noirs, et ont découvert qu’il tournait beaucoup plus lentement que la plupart des trous noirs plus petits.
“Nous avons découvert que le trou noir de H1821+643 tourne environ deux fois moins vite que la plupart des trous noirs pesant entre un million et dix millions de soleils”, a déclaré Christopher Reynolds, astronome à l’Institut d’astronomie de l’Université de Cambridge. “La question à un million de dollars est : pourquoi ?”.
Reynolds est l’un des auteurs d’une nouvelle étude basée sur les observations Chandra et publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, qui est disponible sur le service universitaire en ligne Arxiv.org. La réponse à cette question à un million de dollars, note-t-il avec ses collègues, pourrait confirmer une théorie selon laquelle les plus gros trous noirs deviennent si gros – en mangeant d’autres trous noirs.
Les trous noirs sont des objets mystérieux que l’on connaît surtout par l’observation de leurs effets sur la matière qui les entoure : aucune lumière ne s’échappe de l’horizon des événements d’un trou noir. Et même les récentes “images” directes des trous noirs dans la galaxie Messier 87 et au centre de notre propre galaxie, la Voie lactée, ne sont que les ombres du trou noir, enveloppées dans le gaz chaud qui tourbillonne autour d’elles, en attente de consommation.
Les attributs directs des trous noirs sont donc quelque peu limités.
“Chaque trou noir peut être défini par deux chiffres seulement : son spin et sa masse”, a déclaré dans un communiqué Julia Sisk-Reynes, également astronome à Cambridge, et auteur principal de la nouvelle étude. “Bien que cela semble assez simple, la détermination de ces valeurs pour la plupart des trous noirs s’est avérée incroyablement difficile.”
Ce que les chercheurs ont pu faire avec Chandra, c’est mesurer les rayons X émis par la matière surchauffée tourbillonnant autour du trou noir supermassif très près de l’horizon des événements, le point de non-retour au-delà duquel rien n’échappe à la gravité écrasante du trou noir. Les trous noirs en rotation ne se contentent pas de tourner dans l’espace, ils entraînent l’espace avec eux. Les émissions de rayons X ont donc permis aux scientifiques de mesurer la vitesse de rotation du trou noir.
Et ils ont une idée de la raison pour laquelle il tourne plus lentement que les autres trous noirs. Comparé au trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie, dont le poids est estimé à environ quatre millions de fois la masse de notre Soleil, le trou noir de H1821+643 représente 30 milliards de masses solaires, soit l’un des plus grands trous noirs connus.
Cela pourrait confirmer une théorie selon laquelle les plus grands trous noirs se forment non pas par une accumulation progressive de gaz et de matière, mais par des fusions soudaines et violentes avec d’autres trous noirs, et en attirant des quantités massives de matière provenant de plusieurs directions lorsque leur vie violente perturbe les disques de matière tourbillonnant autour d’eux. De telles accumulations non linéaires de matière pourraient également ralentir, accélérer ou même inverser la rotation d’un trou noir.
“La rotation modérée de cet objet ultramassif pourrait témoigner de l’histoire violente et chaotique des plus grands trous noirs de l’univers”, a déclaré James Matthews, co-auteur de l’étude et astronome à Cambridge. “Cela peut également donner un aperçu de ce qui arrivera au trou noir supermassif de notre galaxie dans des milliards d’années, lorsque la Voie lactée entrera en collision avec Andromède et d’autres galaxies.”
