mercredi 31 mai 2017

Traces de trous noirs intermédiaires dans des centaines de galaxies naines

Après une recherche systématique sur des galaxies naines et d'autres petites galaxies proches, une équipe d'astronomes européens a identifié 276 noyaux actifs, qui auraient pour origine des trous noirs de masse intermédiaire, entre 1000 et 1 million de masses solaires.




Francine Marleau (Université de Innsbruck) et ses collaborateurs ont exploité les données infra-rouge du relevé du télescope spatial américain Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Ils ont scruté la luminosité et la distribution spectrale d'un grand échantillon de petites galaxies pour mettre en évidence la présence de noyaux actifs, qu'ils soient obscurcis ou non. Ils estiment par ailleurs la masse stellaires des galaxies étudiées par une combinaison de trois méthodes. Les astronomes autrichiens et anglais trouvent 303 candidats "noyaux actifs", et parmi ceux-ci, 276 ont pu être identifiés comme tels par d'autres méthodes indépendantes.
La masse des galaxies en question s'étale entre 1 million et 1 milliard de masses solaires. Il s'agit de toutes petites structures, qu'on appelle à ce titre des galaxies naines.
Qui dit "noyau actif", dit inéluctablement trou noir. La forte luminosité centrale des galaxies à noyau actif est induite par la présence d'un trou noir central. A partir des caractéristiques observées en infra-rouge dans cette population de petites galaxies, les astronomes déduisent la masse que doit avoir le trou noir central. Et surprise! Ces trous noirs ont une masse comprise, selon les cas, entre 1000 et 1 million de masses solaires. 
Il s'agit donc de trous noirs de masse intermédiaire, ces fameux trous noirs que l'on avait encore jamais pu mettre en évidence et qui manquaient dans le bestiaire, entre les trous noirs stellaires (M < 100 M) et les trous noirs supermassifs (M >105 M). En étudiant la relation liant la masse stellaire des galaxies et la masse du trou noir central, Francine Marleau et ses collaborateurs montrent que la relation est linéaire (en échelle logarithmique) et est cohérente avec la relation existante pour les plus grandes masses.

Quelques cas de "petits" trous noirs supermassifs avaient déjà été trouvés au centre de galaxies naines (voir ici, et ), ainsi qu'un fort indice de trou noir intermédiaire au centre d'un amas globulaire (47 Tucanae).
Il semble donc que les trous noirs intermédiaires existent bel et bien, ce qui referme une longue question et qu'ils se trouvent "naturellement" au centre des petites structures stellaires, avec une masse environ proportionnelle à la masse en étoiles de leur galaxie hôte.

Référence
Infrared signature of active massive black holes in nearby dwarf galaxies
Francine Marleau et al.
Astronomy & Astrophysics Volume 602, A28  June 2017 

Illustration 

Image mosaïque des 27 plus proches noyaux actifs de galaxies naines identifiés (visible par SDSS et IR par WISE) (Marleau et al.)