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Un trou noir géant échappe à la détection et les scientifiques ne peuvent pas l’expliquer

Un énorme trou noir continue de glisser à travers les filets des astronomes.

On pense que les trous noirs supermassifs se cachent au cœur de la plupart, sinon de toutes, des galaxies. Notre propre Voie lactée en a une aussi massive que 4 millions de soleils, par exemple, et M87 – la seul trou noir jamais photographié directement – fait pencher la balance à 2,4 milliards de masses solaires.

La grande galaxie au cœur de l’amas Abell 2261, qui se trouve à environ 2,7 milliards d’années-lumière de la Terre, devrait avoir un trou noir central encore plus grand – un monstre engloutissant la lumière qui pèse jusqu’à 3 milliards à 100 milliards de soleils, astronomes estimation à partir de la masse de la galaxie. Mais l’objet exotique a jusqu’ici échappé à la détection.

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Par exemple, les chercheurs ont précédemment recherché des rayons X en streaming depuis le centre de la galaxie, en utilisant des données recueillies par la NASA. Observatoire de rayons X Chandra en 1999 et 2004. Les rayons X sont une signature potentielle du trou noir: lorsque le matériau tombe dans la gueule d’un trou noir, il accélère et se réchauffe énormément, émettant beaucoup de rayons X à haute énergie. Mais cette chasse n’a rien révélé.

Maintenant, une nouvelle étude a mené une recherche encore plus approfondie des rayons X dans la même galaxie, en utilisant les observations de Chandra de 2018. Et ce nouvel effort n’a pas seulement regardé au centre de la galaxie; il a également considéré la possibilité que le trou noir ait été projeté vers l’arrière-pays après un monstre fusion galactique.

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Lorsque des trous noirs et d’autres objets massifs entrent en collision, ils génèrent des ondulations dans l’espace-temps appelées ondes gravitationnelles. Si les ondes émises ne sont pas symétriques dans toutes les directions, elles pourraient finir par éloigner le trou noir supermassif fusionné du centre de la galaxie nouvellement agrandie, disent les scientifiques.

De tels trous noirs «en recul» sont des créatures purement hypothétiques; personne n’en a définitivement repéré à ce jour. En effet, «on ne sait pas si les trous noirs supermassifs se rapprochent suffisamment les uns des autres pour produire des ondes gravitationnelles et fusionner; jusqu’à présent, les astronomes n’ont vérifié que les fusions de trous noirs beaucoup plus petits», ont écrit des responsables de la NASA dans un déclaration sur la nouvelle étude.

« La détection de trous noirs supermassifs en recul encouragerait les scientifiques à utiliser et à développer des observatoires pour rechercher des ondes gravitationnelles issues de la fusion de trous noirs supermassifs », ont-ils ajouté.

La galaxie centrale d’Abell 2261 est un bon endroit pour chasser une telle licorne, ont déclaré les chercheurs, car elle porte plusieurs signes possibles d’une fusion dramatique. Par exemple, les observations du Le télescope spatial Hubble et le télescope au sol Subaru montrent que son noyau, la région de densité d’étoiles la plus élevée, est beaucoup plus grand que prévu pour une galaxie de sa taille. Et le patch stellaire le plus dense se trouve à environ 2000 années-lumière du centre de la galaxie – « remarquablement éloigné », ont écrit des responsables de la NASA.

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Dans la nouvelle étude, une équipe dirigée par Kayhan Gultekin de l’Université du Michigan a constaté que les concentrations les plus denses de gaz chauds ne se trouvaient pas dans les régions centrales de la galaxie. Mais les données Chandra n’ont révélé aucune source de rayons X significative, que ce soit dans le noyau galactique ou dans de gros amas d’étoiles plus loin. Le mystère du trou noir supermassif manquant persiste.

Ce mystère pourrait être résolu par le successeur de Hubble – le grand et puissant de la NASA Télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu pour octobre 2021.

Si James Webb ne repère pas de trou noir dans le cœur de la galaxie ou dans l’un de ses plus gros amas stellaires, « alors la meilleure explication est que le trou noir a bien reculé hors du centre de la galaxie », ont écrit des responsables de la NASA.

La nouvelle étude a été acceptée pour publication dans une revue de l’American Astronomical Society. Vous pouvez le lire gratuitement sur le site de pré-impression en ligne arXiv.org.

Mike Wall est l’auteur de « Là-bas« (Grand Central Publishing, 2018; illustré par Karl Tate), un livre sur la recherche de la vie extraterrestre. Suivez-le sur Twitter @michaeldwall. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom ou Facebook.

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