Un trou noir supermassif à l'intérieur d'une minuscule galaxie remet en question les idées des scientifiques sur ce qui se passe lorsque deux galaxies ne font plus qu'une.

Was 49 est le nom d'un système constitué d'une grande galaxie à disques, dénommé Was 49a, fusionnant avec une galaxie « naine » beaucoup plus petite appelée Was 49b. La galaxie naine tourne dans le disque de la plus grande galaxie, environ 26, 000 années-lumière de son centre. Grâce à la mission NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA, les scientifiques ont découvert que la galaxie naine est si lumineuse dans les rayons X de haute énergie, il doit héberger un trou noir supermassif beaucoup plus gros et plus puissant que prévu.

"C'est un système complètement unique et va à l'encontre de ce que nous comprenons des fusions de galaxies, " dit Nathan Secrest, auteur principal de l'étude et boursier postdoctoral au U.S. Naval Research Laboratory à Washington.

Les données de NuSTAR et du Sloan Digital Sky Survey suggèrent que la masse du trou noir de la galaxie naine est énorme, par rapport à des galaxies de taille similaire, à plus de 2% de la propre masse de la galaxie.

"Nous ne pensions pas que les galaxies naines hébergeaient des trous noirs supermassifs aussi gros, " a déclaré Secrest. " Ce trou noir pourrait être des centaines de fois plus massif que ce à quoi nous nous attendrions pour une galaxie de cette taille, en fonction de l'évolution de la galaxie par rapport aux autres galaxies."

Le trou noir de la galaxie naine est le moteur d'un noyau galactique actif (AGN), un phénomène cosmique dans lequel un rayonnement de très haute énergie éclate alors qu'un trou noir dévore du gaz et de la poussière. Cet AGN particulier semble être recouvert d'une structure en forme de beignet faite de gaz et de poussière. Les missions Chandra et Swift de la NASA ont été utilisées pour caractériser davantage l'émission de rayons X.

Normalement, quand deux galaxies commencent à fusionner, le trou noir central de la plus grande galaxie devient actif, engloutissant voracement gaz et poussières, et cracher des rayons X à haute énergie lorsque la matière est convertie en énergie. C'est parce que, à mesure que les galaxies se rapprochent, leurs interactions gravitationnelles créent un couple qui canalise le gaz dans le trou noir central de la plus grande galaxie. Mais dans ce cas, la plus petite galaxie héberge un AGN plus lumineux avec un trou noir supermassif plus actif, et le trou noir central de la plus grande galaxie est relativement silencieux.

Une image optique du système Was 49, compilé à l'aide d'observations du télescope Discovery Channel à Happy Jack, Arizona, utilise les mêmes filtres de couleur que le Sloan Digital Sky Survey. Comme Was 49 est si loin, ces couleurs sont optimisées pour séparer les émissions de gaz hautement ionisées, comme la région de couleur rose autour du trou noir supermassif d'alimentation, de la lumière des étoiles normale, représenté en vert. Cela a permis aux astronomes de déterminer plus précisément la taille de la galaxie naine qui abrite le trou noir supermassif.

L'émission de couleur rose se démarque dans une nouvelle image en raison du rayonnement ionisant intense émanant du puissant AGN. Enfouie dans cette région d'ionisation intense se trouve une faible collection d'étoiles, On pense qu'il fait partie de la galaxie entourant l'énorme trou noir. Ces caractéristiques frappantes se trouvent à la périphérie de la galaxie spirale beaucoup plus grande Was 49a, qui apparaît verdâtre sur l'image en raison de la distance à la galaxie et des filtres optiques utilisés.

Les scientifiques tentent toujours de comprendre pourquoi le trou noir supermassif de la galaxie naine Was 49b est si grand. Il était peut-être déjà important avant le début de la fusion, ou il peut avoir augmenté au cours de la toute première phase de la fusion.

"Cette étude est importante car elle peut donner un nouvel aperçu de la façon dont les trous noirs supermassifs se forment et se développent dans de tels systèmes, " Secrest a dit. " En examinant des systèmes comme celui-ci, nous pourrions trouver des indices sur la formation du trou noir supermassif de notre propre galaxie."

En plusieurs centaines de millions d'années, les trous noirs des grandes et des petites galaxies fusionneront en une énorme bête.