Conception d'artiste d'une galaxie naine, sa forme déformée, très probablement par une interaction passée avec une autre galaxie, et un trou noir massif à sa périphérie (pullout). Le trou noir attire de la matière qui forme un disque en rotation et génère des jets de matière propulsés vers l'extérieur. Crédit :Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Les astronomes cherchant à en savoir plus sur les mécanismes qui ont formé des trous noirs massifs au début de l'histoire de l'Univers ont obtenu de nouveaux indices importants avec la découverte de 13 trous noirs de ce type dans des galaxies naines à moins d'un milliard d'années-lumière de la Terre.
Ces galaxies naines, plus de 100 fois moins massive que notre propre Voie Lactée, sont parmi les plus petites galaxies connues pour abriter des trous noirs massifs. Les scientifiques s'attendent à ce que les trous noirs de ces petites galaxies soient en moyenne d'environ 400, 000 fois la masse de notre Soleil.
"Nous espérons que les étudier, eux et leurs galaxies, nous donnera un aperçu de la façon dont des trous noirs similaires dans l'Univers primitif se sont formés puis se sont développés, par des fusions galactiques sur des milliards d'années, produisant les trous noirs supermassifs que nous voyons dans les galaxies plus grandes aujourd'hui, avec des masses de plusieurs millions ou milliards de fois celles du Soleil, " a déclaré Amy Reines de l'Université d'État du Montana.
Reines et ses collègues ont utilisé le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation pour faire la découverte, qu'ils rapportent lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Honolulu, Hawaii.
Reines et ses collaborateurs ont utilisé le VLA pour découvrir le premier trou noir massif dans une galaxie stellaire naine en 2011. Cette découverte a surpris les astronomes et a stimulé une recherche radio pour en savoir plus.
Images en lumière visible de galaxies dont les observations VLA ont montré qu'elles avaient des trous noirs massifs. L'illustration centrale est la conception de l'artiste du disque rotatif de matière tombant dans un tel trou noir, et les jets de matière propulsés vers l'extérieur. Crédit :Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF ; enquête DECALS ; CTIO.
Les scientifiques ont commencé par sélectionner un échantillon de galaxies du NASA-Sloan Atlas, un catalogue de galaxies réalisé avec des télescopes à lumière visible. Ils ont choisi des galaxies avec des étoiles totalisant moins de 3 milliards de fois la masse du Soleil, à peu près égal au Grand Nuage de Magellan, un petit compagnon de la Voie Lactée. A partir de cet échantillon, ils ont sélectionné des candidats qui sont également apparus dans l'enquête Faint Images of the Radio Sky at Twenty centimètres (FIRST) du National Radio Astronomy Observatory, réalisé entre 1993 et 2011.
Ils ont ensuite utilisé le VLA pour faire de nouvelles et plus sensibles, images haute résolution de 111 des galaxies sélectionnées.
"Les nouvelles observations VLA ont révélé que 13 de ces galaxies ont des preuves solides d'un trou noir massif qui consomme activement la matière environnante. Nous avons été très surpris de découvrir que, dans environ la moitié de ces 13 galaxies, le trou noir n'est pas au centre de la galaxie, contrairement au cas des galaxies plus grandes, " dit Reines
Les scientifiques ont déclaré que cela indique que les galaxies ont probablement fusionné avec d'autres plus tôt dans leur histoire. Ceci est cohérent avec les simulations informatiques prédisant qu'environ la moitié des trous noirs massifs des galaxies naines se retrouveront errant à la périphérie de leurs galaxies.
"Ce travail nous a appris que nous devons élargir nos recherches de trous noirs massifs dans les galaxies naines au-delà de leurs centres pour avoir une compréhension plus complète de la population et apprendre quels mécanismes ont aidé à former les premiers trous noirs massifs dans l'Univers primordial, " dit Reines.
Reines a travaillé avec James Condon, de l'Observatoire national de radioastronomie; Jérémy Darling, de l'Université du Colorado, Rocher; et Jenny Greene, de l'Université de Princeton. Les astronomes publient leurs résultats dans le Journal d'astrophysique .
