Une nouvelle recherche menée par la Montana State University a révélé plus d'une douzaine de trous noirs massifs dans des galaxies naines qui étaient auparavant considérées comme trop petites pour les héberger, et surpris les scientifiques avec leur emplacement dans les galaxies.

L'étude, dirigé par l'astrophysicienne de la MSU Amy Reines, a recherché 111 galaxies naines à moins d'un milliard d'années-lumière de la Terre à l'aide du très grand réseau Karl G. Jansky de la National Science Foundation à l'Observatoire national de radioastronomie, à deux heures d'Albuquerque dans les plaines du Nouveau-Mexique. Reines a identifié 13 galaxies qui hébergent "presque certainement" des trous noirs massifs et a découvert quelque chose d'inattendu :la majorité des trous noirs n'étaient pas à l'emplacement qu'elle avait prévu.

"Tous les trous noirs que j'avais trouvés auparavant étaient au centre des galaxies, " dit Reines, professeur adjoint au Département de physique du Collège des lettres et des sciences et chercheur à l'Institut eXtreme Gravity de MSU. "Ceux-ci erraient dans la périphérie. J'ai été époustouflé quand j'ai vu ça."

L'eXtreme Gravity Institute rassemble des physiciens et des astronomes pour étudier des phénomènes où les forces de gravité sont si fortes qu'elles brouillent la séparation entre l'espace et le temps, comme le big bang, étoiles à neutrons et trous noirs.

Il existe deux principaux types de trous noirs, des zones d'espace incroyablement denses avec des forces gravitationnelles suffisamment puissantes pour capturer la lumière. Plus petite, les trous noirs stellaires se forment lorsque les grandes étoiles meurent et sont environ 10 fois la masse de notre soleil, selon Reines. L'autre type, appelés trous noirs supermassifs ou massifs, ont tendance à se trouver au centre des galaxies et peuvent avoir des masses de millions voire de milliards de celles de notre soleil. Les scientifiques ne savent pas comment ils sont créés.

La voie Lactée, une galaxie spirale composée d'environ 100 à 400 milliards d'étoiles, a un trou noir massif en son centre, Sagittaire A*. Les galaxies naines peuvent être de n'importe quelle forme, mais sont beaucoup plus petits que la Voie Lactée, avec jusqu'à quelques milliards d'étoiles.

Les résultats de Reines confirment les prédictions des récentes simulations informatiques de Jillian Bellovary, professeur assistant au Queensborough Community College de New York et chercheur associé au Musée américain d'histoire naturelle, qui a postulé que les trous noirs peuvent souvent être décentrés dans les galaxies naines en raison de la façon dont les galaxies interagissent lorsqu'elles se déplacent dans l'espace. Les résultats pourraient changer la façon dont les scientifiques recherchent les trous noirs dans les galaxies naines à l'avenir.

"Nous devons étendre les recherches pour cibler l'ensemble de la galaxie, pas seulement les noyaux où nous nous attendions auparavant à ce que les trous noirs soient, " dit Reines.

le papier de Reines, "Un nouvel échantillon de trous noirs massifs (errants) dans des galaxies naines à partir d'observations radio à haute résolution, " a été publié le 3 janvier dans The Journal d'astrophysique , et Reines ont rapporté les résultats lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Honolulu, Hawaii, le 5 janvier.

Reines cherche dans le ciel des trous noirs depuis une décennie. En tant qu'étudiant diplômé à l'Université de Virginie, elle s'est concentrée sur la formation d'étoiles dans les galaxies naines, mais dans ses recherches, elle a trouvé quelque chose d'autre qui a capté son intérêt :un trou noir massif "dans une petite galaxie naine où il n'était pas censé être".

A trente millions d'années-lumière de la Terre, la galaxie naine Henize 2-10 était auparavant considérée comme trop petite pour abriter un trou noir massif. La sagesse conventionnelle nous a dit que toutes les galaxies massives avec une composante sphéroïdale ont un trou noir massif, Reines a expliqué, et pas les petites galaxies naines. Pourtant Reines en a trouvé un au centre de la galaxie naine. C'était un moment « eurêka », elle a dit. Ses découvertes ont été publiées dans la revue La nature en 2011 et Reines a tourné ses recherches vers la recherche d'autres trous noirs dans les galaxies naines.

"Une fois que j'ai commencé à chercher ces choses exprès, J'ai commencé à trouver tout un tas, " dit Reines.

Sa prochaine recherche de l'univers s'est déplacée vers des données visuelles plutôt que des signaux radio. Il a découvert plus de 100 trous noirs possibles lors de la première recherche systématique d'un échantillon parent de plus de 40, 000 galaxies naines. Pour sa dernière recherche, décrit dans le document publié ce mois-ci, Reines voulait revenir en arrière et chercher des signatures radio dans cet échantillon, qui, selon elle, lui permettrait de trouver des trous noirs massifs dans les galaxies naines en formation d'étoiles. Une seule galaxie a été identifiée en utilisant les deux méthodes.

"Il y a beaucoup d'opportunités pour faire de nouvelles découvertes car l'étude des trous noirs dans les galaxies naines est un nouveau domaine, " dit-elle. " Les gens sont définitivement captivés par les trous noirs. Ce sont des objets mystérieux et fascinants."

Les découvertes de Reines ont injecté une nouvelle énergie dans la recherche de trous noirs dans les galaxies naines, ouvrant de nouveaux domaines de l'astrophysique alors qu'elle et d'autres scientifiques tentent de découvrir comment ces trous noirs massifs se forment.

"Lorsque de nouvelles découvertes brisent notre compréhension actuelle du fonctionnement des choses, nous trouvons encore plus de questions qu'avant, " a déclaré Yves Idzerda, chef du département de physique de la MSU.