Les trous noirs sont célèbres pour déchirer des objets, y compris les étoiles. Mais maintenant, les astronomes ont découvert un trou noir qui a peut-être déclenché la naissance d'étoiles sur une distance époustouflante, et à travers plusieurs galaxies.

Si confirmé, cette découverte, réalisé avec l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et d'autres télescopes, représenterait la portée la plus large jamais vue pour un trou noir agissant comme un kick-starter stellaire. Le trou noir semble avoir amélioré la formation d'étoiles à plus d'un million d'années-lumière. (Une année-lumière équivaut à 6 000 milliards de milles.)

"C'est la première fois que nous voyons un seul trou noir stimuler la naissance d'étoiles dans plus d'une galaxie à la fois, " a déclaré Roberto Gilli de l'Institut national d'astrophysique (INAF) de Bologne, Italie, auteur principal de l'étude décrivant la découverte. "C'est incroyable de penser que le trou noir d'une galaxie peut avoir son mot à dire sur ce qui se passe dans d'autres galaxies à des millions de milliards de kilomètres."

Un trou noir est un objet extrêmement dense dont aucune lumière ne peut s'échapper. L'immense gravité du trou noir attire le gaz et la poussière environnants, mais les particules d'une petite quantité de ce matériau peuvent également être catapultées à la place presque à la vitesse de la lumière. Ces particules en mouvement rapide forment deux faisceaux étroits ou "jets" près des pôles du trou noir.

Les scientifiques des trous noirs supermassifs observés dans la nouvelle étude sont situés au centre d'une galaxie à environ 9,9 milliards d'années-lumière de la Terre. Cette galaxie a au moins sept galaxies voisines, selon les observations du Very Large Telescope (VLT) et du Large Binocular Telescope (LBT) de l'Observatoire européen austral.

En utilisant le Karl Jansky Very Large Array de la National Science Foundation, les scientifiques avaient déjà détecté l'émission d'ondes radio d'un jet de particules à haute énergie d'environ un million d'années-lumière de long. Le jet peut être retracé jusqu'au trou noir supermassif, que Chandra a détecté comme une puissante source de rayons X produits par des gaz chauds tourbillonnant autour du trou noir. Gilli et ses collègues ont également détecté un nuage diffus d'émission de rayons X entourant une extrémité du jet radio. Cette émission de rayons X provient très probablement d'une gigantesque bulle de gaz chaud chauffée par l'interaction des particules énergétiques du jet radio avec la matière environnante.

Alors que la bulle chaude s'étendait et balayait quatre galaxies voisines, il aurait pu créer une onde de choc qui comprime le gaz froid dans les galaxies, provoquant la formation d'étoiles. Les quatre galaxies sont approximativement à la même distance, environ 400, 000 années-lumière, du centre de la bulle. Les auteurs estiment que le taux de formation d'étoiles est environ deux à cinq fois plus élevé que celui des galaxies typiques ayant des masses et une distance similaires à la Terre.

"L'histoire du roi Midas parle de sa touche magique qui peut transformer le métal en or, " a déclaré le co-auteur Marco Mignoli, également de l'INAF à Bologne, Italie. "Ici, nous avons le cas d'un trou noir qui a aidé à transformer le gaz en étoiles, et sa portée est intergalactique."

Les astronomes ont vu de nombreux cas où un trou noir affecte son environnement par « rétroaction négative » - en d'autres termes, limitant la formation de nouvelles étoiles. Cela peut se produire lorsque les jets du trou noir injectent autant d'énergie dans le gaz chaud d'une galaxie, ou amas de galaxies, que le gaz ne peut pas se refroidir suffisamment pour former un grand nombre d'étoiles.

Dans cette collection de galaxies récemment découverte, les astronomes ont trouvé un exemple moins courant de "rétroaction positive, " où les effets du trou noir augmentent la formation d'étoiles. De plus, lorsque les astronomes rencontraient auparavant une rétroaction positive, il s'agissait soit d'augmentations du taux de formation d'étoiles de 30 % ou moins, ou il s'est produit sur des échelles d'environ 20 seulement, 000 à 50, 000 années-lumière sur une galaxie compagne proche. Que la rétroaction soit positive ou négative dépend d'un équilibre délicat entre la vitesse de chauffage et la vitesse de refroidissement d'un nuage. C'est parce que les nuages ​​qui sont initialement plus froids lorsqu'ils sont frappés par une onde de choc sont plus enclins à ressentir une rétroaction positive, et former plus d'étoiles.

"Les trous noirs ont la réputation bien méritée d'être puissants et mortels, mais pas toujours, " a déclaré le co-auteur Alessandro Peca, anciennement à l'INAF à Bologne et maintenant titulaire d'un doctorat. étudiant à l'Université de Miami. "C'est un excellent exemple qu'ils défient parfois ce stéréotype et peuvent être nourris à la place."

Les chercheurs ont utilisé un total de six jours d'observation de Chandra répartis sur cinq mois.

"C'est seulement à cause de cette observation très profonde que nous avons vu la bulle de gaz chaud produite par le trou noir, " a déclaré le co-auteur Colin Norman de l'Université Johns Hopkins à Baltimore, Maryland. "En ciblant des objets similaires à celui-ci, nous pouvons découvrir que la rétroaction positive est très courante dans la formation de groupes et d'amas de galaxies."

Un article décrivant ces résultats a été publié dans le dernier numéro de la revue Astronomie et astrophysique .