samedi 8 octobre 2016

Découverte d'un trou noir de 100000 masses solaires à la périphérie d'une galaxie lenticulaire


Un trou noir de 100000 masses solaires vient d'être mis en évidence non pas au centre, mais à la périphérie d'une galaxie située à 4,5 milliards d'années-lumière. Ce trou noir supermassif "errant" semble être le résidu du dépouillement d'une plus petite galaxie qui aurait subi une fusion avec cette grosse galaxie.




Une équipe d'astronomes a utilisé les télescopes spatiaux à rayons X Chandra X-ray Observatory et XMM-Newton pour découvrir cette intense source de rayons X à la périphérie de la galaxie lenticulaire nommée GJ1417+52. Située à une distance de 17000 années-lumière du centre de la galaxie, son intensité en rayons X est telle qu'elle a été classée dans la famille des sources X hyperlumineuses (les HLX). Ces types de sources X sont de 10000 à 100000 fois plus lumineuses que celles associées à des trous noirs stellaires, et 10 à 100 fois plus lumineuses que les sources X ultralumineuses (ULX).

Lors d'une fusion de deux galaxies, le trou noir de l'une d'entre elles peut se retrouver excentré par rapport à l'autre une fois la galaxie ayant repris une forme à peu près homogène. Rappelons que 100000 masses solaires est la valeur de masse estimée à la frontière de deux classes de trous noirs, les trous noirs supermassifs (de 100000 à 50 milliards de masses solaires) et les trous noirs intermédiaires (de 100 à 100 000 masses solaires).
Les premières observations de cet objet nommé XJ1417+52 remontent à 2000 et 2002. Il s'agit du trou noir "errant" le plus lumineux jamais observé à ce jour (10 fois plus que le précédent record), et il est situé également 10 fois plus loin que le trou noir "errant" recordman précédent. La source X a été suivie de près depuis 2000 et a montré une forte variabilité. Elle avait atteint son pic d'intensité entre 2000 et 2002, mais elle n'a eu de cesse de faiblir dans les années qui ont suivies lors d'observations effectuées en 2005 puis en 2014 et en 2015. La luminosité a baissé de plus d'un facteur 10 en 15 ans...
Les premières hypothèses proposées par Dacheng Lin (Université du New Hampshire) et ses collaborateurs sont que l'origine de cette forte bouffée X serait la dislocation d'une étoile par l'effet gravitationnel du trou noir géant. En passant trop près du trou noir, l'étoile aurait été déchirée par les puissantes forces de marée gravitationnelles, les débris de l'étoile ayant ensuite été échauffés dans leur accrétion autour du trou jusqu'à émettre des rayons X.

Ce sont la position et la luminosité de la source observée dans le visible avec Hubble qui indiquent que le trou noir géant associé à XJ1417+52 a pu appartenir à une petite galaxie ayant fusionné avec la grande GJ1417+52. Un groupe d'étoiles dense se trouve en effet exactement à la position de la source X.
GJ1417+52 aurait arraché la grande majorité des étoiles de la petite galaxie, laissant son trou noir presque supermassif juste entouré d'un petit groupe d'étoiles. C'est ce petit groupe d'étoiles autour du trou noir qui serait aujourd'hui vu par Hubble dans le visible.
Le destin de ce trou noir "errant" semble inéluctable, il finira par se rapprocher de celui situé au cœur de GJ1417+52 pour fusionner avec lui, mais il lui faudra sans doute quelques centaines de millions voire quelques milliards d'années pour le faire, à moins qu'il ne soit en train d'être éjecté de la galaxie...


Source : 

Discovery of the Candidate Off-Nuclear Ultrasoft Hyperluminous X-ray Source 3XMM J141711.1+522541
Dacheng Lin et al.
The Astrophysical Journal, Volume 821, Number 1


Illustration :

La galaxie GJ1417+52 et sa source X hyperlumineuse excentrée (X-ray – NASA / CXC / UNH / Dacheng Lin et al; optical – NASA / STScI)