Au cœur de presque toutes les galaxies suffisamment massives se trouve un trou noir dont le champ gravitationnel, bien que très intense, n'affecte qu'une petite région autour du centre de la galaxie. Même si ces objets sont des milliers de millions de fois plus petits que leurs galaxies hôtes, notre vision actuelle est que l'Univers ne peut être compris que si l'évolution des galaxies est régulée par l'activité de ces trous noirs, car sans eux les propriétés observées des galaxies ne peuvent être expliquées.

Les prédictions théoriques suggèrent qu'à mesure que ces trous noirs se développent, ils génèrent suffisamment d'énergie pour se réchauffer et chasser le gaz à l'intérieur des galaxies sur de grandes distances. Observer et décrire le mécanisme par lequel cette énergie interagit avec les galaxies et modifie leur évolution est donc une question fondamentale de l'Astrophysique actuelle.

Avec cet objectif en tête, une étude dirigée par Ignacio Martín Navarro, chercheur à l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), est allé plus loin et a essayé de voir si la matière et l'énergie émises autour de ces trous noirs peuvent altérer l'évolution, non seulement de la galaxie hôte, mais aussi des galaxies satellites qui l'entourent, à des distances encore plus grandes. Pour faire ça, l'équipe a utilisé le Sloan Digital Sky Survey, ce qui leur a permis d'analyser les propriétés des galaxies en milliers de groupes et d'amas. Les conclusions de cette étude, commencé pendant le séjour de Navarro à l'Institut Max Planck d'Astrophysique, sont publiés aujourd'hui dans La nature magazine.

"Étonnamment, nous avons constaté que les galaxies satellites formaient plus ou moins d'étoiles en fonction de leur orientation par rapport à la galaxie centrale, " explique Annalisa Pillepich, chercheur à l'Institut Max Planck d'Astronomie (MPIA, Allemagne) et co-auteur de l'article. Pour tenter d'expliquer cet effet géométrique sur les propriétés des galaxies satellites, les chercheurs ont utilisé une simulation cosmologique de l'Univers appelée Illustris-TNG dont le code contient une manière spécifique de gérer l'interaction entre les trous noirs centraux et leurs galaxies hôtes. "Tout comme pour les observations, la simulation Illustris-TNG montre une modulation claire du taux de formation d'étoiles dans les galaxies satellites en fonction de leur position par rapport à la galaxie centrale, " Elle ajoute.

Ce résultat est doublement important car il donne un support observationnel à l'idée que les trous noirs centraux jouent un rôle important dans la régulation de l'évolution des galaxies, qui est une caractéristique fondamentale de notre compréhension actuelle de l'Univers. Néanmoins, cette hypothèse est continuellement remise en question, étant donné la difficulté de mesurer l'effet possible des trous noirs dans les galaxies réelles, plutôt que de ne considérer que les implications théoriques.

Ces résultats suggèrent, alors, qu'il existe un couplage particulier entre les trous noirs et leurs galaxies, par lequel ils peuvent expulser la matière à de grandes distances des centres galactiques, et peut même affecter l'évolution d'autres galaxies proches. "Donc, non seulement pouvons-nous observer les effets des trous noirs centraux sur l'évolution des galaxies, mais notre analyse ouvre la voie à la compréhension des détails de l'interaction, " explique Navarro, qui est le premier auteur de l'article.

« Ce travail a été possible grâce à la collaboration entre deux communautés :les observateurs et les théoriciens qui, dans le domaine de l'Astrophysique extragalactique, constatent que les simulations cosmologiques sont un outil utile pour comprendre le comportement de l'Univers, " conclut-il.