dimanche 16 août 2015

Découverte du plus petit trou noir supermassif à ce jour

L'une des grandes questions de l'astrophysique aujourd'hui est de savoir comment les trous noirs supermassifs, ces monstres qui peuvent atteindre plusieurs dizaines de milliards de masses solaires au centre des galaxies parviennent à grossir de la sorte, et d'où viennent-ils, au fond ?


 RGG 118, observée en visible et en rayons X
(X-ray: NASA/CXC/Univ of Michigan/V.F.Baldassare, et al;
Visible: SDSS; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss)
La découverte du trou noir supermassif le plus petit jamais entrevu à ce jour vient d'être acceptée pour publication dans The Astrophysical Journal Letters par une équipe de quatre astrophysiciennes américaines grâce à l'utilisation conjointe du télescope spatial Chandra X-ray Observatory et du télescope Clay de 6,5 m, installé au Chili. La masse de ce tout petit trou noir supermassif n'est que de 50 000 masses solaires, et il se trouve bien au centre de sa galaxie, nommée RGG 118. Le précédent record de petitesse était environ le double en masse, soit 100 000 masses solaires. Cette découverte est importante car elle devrait permettre de mieux comprendre comment les trous noirs de différentes masses grossissent. Pour fixer les idées, ce trou noir de RGG 118 est environ 100 fois moins gros que Sgr A*, le trou noir supermassif de notre galaxie, qui n'est déjà pas réputé pour être très gros. La galaxie hôte de ce trou noir, RGG 118, est elle-même une galaxie naine, qui se trouve à 340 millions d'années-lumière.

La masse du trou noir a pu être estimée par les astrophysiciennes grâce à la mesure de la vitesse du gaz froid à proximité du centre de la galaxie, en lumière visible. Elles ont ensuite observé les rayons X qui en provenaient pour trouver que l'émission de gaz chaud spiralant vers le trou noir montrait une pression de radiation en accord avec ce qui était attendu pour un trou noir supermassif. Par ailleurs, la relation entre les vitesses des étoiles autour du trou noir et sa masse est conforme avec ce qui est observé dans d'autres cas de trous noirs supermassifs.  
Ce que montrent Vivienne Baldassare de l'Université du Michigan et ses collègues, c'est que ce tout petit trou noir supermassif se comporte tout à fait comme les gros trous noirs de plusieurs millions ou milliards de masses solaires, ce qui indiquerait que le processus de grossissement serait indépendant de la taille du trou noir au temps t.

Les deux scénarios alternatifs dominants actuellement pour la formation des premiers trous noirs supermassifs sont :
1) la formation de trous noirs "graines" par l'effondrement de gigantesques nuages de gaz ayant une masse entre 10 000 et 100 000 masses solaires, 
2) la formation de graines par l'effondrement d'étoiles géantes d'environ 100 masses solaires. 
Il surviendrait ensuite dans les deux cas une succession de fusions de ces trous noirs, devenant ainsi de plus en plus gros...

La découverte du trou noir de RGG 118 pourra peut-être permettre de décider lequel des deux scénarios est le bon, c'est en tous cas ce qu'espèrent de nombreux astrophysiciens. Mais la quête de trous noirs supermassifs toujours plus petits continue, car dans ce domaine comme dans d'autres, la quantité de données s'avère toujours primordiale pour construire un modèle robuste.

Source : 
A ~50,000 solar mass black hole in the nucleus of RGG 118
Vivienne Baldassare et al.
à paraître dans The Astrophysical Journal Letters