Cette image simulée par ordinateur montre un trou noir supermassif au cœur d'une galaxie. La région noire au centre représente l'horizon des événements du trou noir, où aucune lumière ne peut échapper à l'emprise gravitationnelle de l'objet massif. La puissante gravité du trou noir déforme l'espace autour de lui comme un miroir funhouse. La lumière des étoiles d'arrière-plan est étirée et maculée lorsque les étoiles frôlent le trou noir. Crédit :NASA, ESA, et D. Coe, J. Anderson, et R. van der Marel (STScI)
Grâce aux données recueillies par le télescope à rayons X Chandra de la NASA sur des galaxies jusqu'à 3,5 milliards d'années-lumière de la Terre, une équipe internationale d'astrophysiciens a détecté ce qui est susceptible d'être les trous noirs les plus massifs jamais découverts dans l'univers. Les calculs de l'équipe ont montré que ces trous noirs ultramassifs croissent plus vite que les étoiles dans leurs galaxies respectives.
Dans leur recherche de trous noirs, les deux auteurs principaux de l'article publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , Julie Hlavacek-Larrondo, professeur au Département de physique de l'Université de Montréal, et Mar Mezcua, stagiaire postdoctoral à l'Institut des sciences spatiales en Espagne, a étudié 72 galaxies situées au centre des amas de galaxies les plus brillants et les plus massifs de l'univers.
"Un trou noir est un objet céleste invisible dont l'attraction gravitationnelle est si forte que ni la matière ni la lumière ne peuvent lui échapper - il avale tout sur son passage comme un vortex sans fond, " dit le professeur Hlavacek-Larrodo, qui est également titulaire de la Chaire de recherche du Canada en astrophysique observationnelle des trous noirs. "Un trou noir est le plus souvent créé lorsqu'une étoile massive meurt et s'effondre sur elle-même. La chose la plus fascinante à propos des trous noirs est la façon dont ils déforment le temps autour d'eux. Selon la théorie de la relativité d'Einstein, le temps s'écoule plus lentement dans les champs gravitationnels forts, comme ceux de ces objets célestes gargantuesques."
L'équipe d'astronomes a calculé les masses de trous noirs détectés dans ces amas de galaxies en analysant leurs émissions d'ondes radio et de rayons X. Les résultats ont montré que les masses de trous noirs ultramassifs sont environ 10 fois plus importantes que celles initialement projetées. Par ailleurs, on estime que près de la moitié des trous noirs de l'échantillon sont au moins 10 milliards de fois plus massifs que le soleil. Cela les place dans une classe de poids lourds extrêmes que certains astronomes appellent "trous noirs ultramassifs".
"Nous avons découvert des trous noirs bien plus gros et bien plus massifs que prévu, » dit Mezcua. « Sont-ils si gros parce qu'ils avaient une longueur d'avance ou parce que certaines conditions idéales leur ont permis de croître plus rapidement sur des milliards d'années ? Pour le moment, il n'y a aucun moyen pour nous de le savoir."
"Nous savons que les trous noirs sont des phénomènes extraordinaires, " ajoute Hlavacek-Larrodo, "Il n'est donc pas surprenant que les spécimens les plus extrêmes défient les règles que nous avons établies jusqu'à présent."
La force destructrice des trous noirs ultramassifs
Les galaxies ne sont pas nécessairement à l'abri de ces mastodontes célestes qui se cachent en leurs centres. Plus la masse d'un trou noir est élevée, plus sa puissance est grande. "Ce serait comme un mini, Big Bang de la taille d'une galaxie, " a déclaré Hlavacek-Larrodo.
"Mais il n'y a pas besoin de s'inquiéter pour notre propre galaxie, " continua-t-elle. " Sagittaire A, le trou noir supermassif de la Voie Lactée, est un peu ennuyeux. ce n'est pas très actif, un peu comme un volcan endormi. Il aspire peu de matière et ne serait probablement pas capable de produire des jets destructeurs à haute énergie."
Pourquoi étudier les trous noirs à des milliards d'années-lumière ?
Le professeur Hlavacek-Larrondo concentre ses travaux sur les trous noirs dans les amas de galaxies lointains pour montrer que ces objets ont un impact significatif sur leurs voisinages galactiques et sur l'univers entier depuis des milliards d'années.
"Ce sont les objets les plus puissants de l'univers, et ils sont tout sauf silencieux, " dit-elle. " Les galaxies sont les éléments constitutifs de notre univers, et de comprendre leur formation et leur évolution, nous devons d'abord comprendre ces trous noirs."
