Une équipe de scientifiques de la Faculté de physique et de l'Institut d'astronomie d'État Sternberg, MSU, mener une collaboration internationale avec des membres européens, Chili, les États-Unis et l'Australie ont découvert un trou noir supermassif au centre de la galaxie Fornax. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society journal.

Fornax UCD3 fait partie d'un amas de galaxies Fornax et appartient à une classe de galaxies très rare et inhabituelle, nains ultracompacts. La masse de telles galaxies naines atteint plusieurs dizaines de millions de masses solaires, et le rayon ne dépasse généralement pas 300 années-lumière. Ce rapport entre la masse et la taille fait des UCD les systèmes stellaires les plus denses de l'univers.

"Nous avons découvert un trou noir supermassif au centre de Fornax UCD3. La masse du trou noir est de 3,5 millions celle du soleil, semblable au trou noir central de notre propre Voie lactée, " a expliqué Anton Afanasiev, le premier auteur de l'article, un étudiant du département de la Faculté de Physique, MSU.

Au cours de l'étude, les scientifiques ont utilisé les données collectées avec SINFONI, un spectrographe de champ intégral infrarouge installé sur l'un des télescopes VLT de 8,2 mètres au Chili exploités par l'Observatoire européen austral. Après avoir analysé les spectres observés, les auteurs ont dérivé la dépendance entre la dispersion de la vitesse stellaire et le rayon dans Fornax UCD3. La dispersion de vitesse quantifie la variation moyenne entre la vitesse de ligne de visée stellaire individuelle et la vitesse moyenne de l'ensemble de la population stellaire. En présence d'un corps massif tel qu'un trou noir, les étoiles sont influencées par sa gravité et accélèrent dans différentes directions. À cause de ça, leur vitesse moyenne n'augmente pas, mais la dispersion augmente considérablement. C'est l'effet même qui a été observé dans cette galaxie :la dispersion des vitesses en son centre est si élevée qu'elle ne peut s'expliquer que par la présence d'un trou noir central massif.

Après ça, les scientifiques ont comparé la dépendance de la vitesse et de la dispersion avec des modèles dynamiques basés sur différentes hypothèses de masse du trou noir. Ils ont constaté que le modèle suggérant que la masse du trou noir est égale à 3,5 millions de masses solaires était le mieux en accord avec les observations. Ils ont également envisagé la possibilité qu'aucun trou noir n'y soit présent, mais cette hypothèse a été exclue avec la signification statistique de (99,7 pour cent).

Le trou noir découvert par les auteurs est le quatrième jamais trouvé dans les UCD et correspond à 4% de la masse totale de la galaxie. Dans les galaxies moyennes, ce rapport est considérablement plus faible (environ 0,3 pour cent). Bien qu'il existe peu d'exemples connus, l'existence de trous noirs massifs dans les UCD est un argument de poids pour l'origine des marées de telles galaxies. Selon cette hypothèse, une galaxie de taille moyenne en a croisé une plus grande et plus massive à un certain stade de son évolution, et en raison de l'influence des forces de marée, perdu la majorité de ses étoiles. Le noyau compact restant est devenu ce que nous appelons un nain ultracompact.

"Pour pouvoir dire en toute assurance que cette hypothèse est correcte, nous devons découvrir plus de trous noirs supermassifs dans les UCD. C'est une des perspectives de ce travail.

De plus, une méthodologie similaire peut être appliquée à des galaxies elliptiques compactes plus massives et moins denses. Dans l'un de nos prochains travaux, nous étudierons la population de trous noirs centraux dans des objets de ce genre, " conclut le scientifique.