Comment est né le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée ? Le mystère a peut-être été résolu

Les trous noirs peuvent être de différentes tailles, allant de ceux ayant une masse dix fois supérieure à celle du Soleil à ceux supermassifs ayant des millions ou des milliards de fois la masse du Soleil. Les trous noirs de faible masse, appelés stellaires, sont connus pour être le résultat d'une étoile massive qui devient une supernova. Pour cette raison, ils sont souvent appelés restes d’étoiles.

Les trous noirs dotés de milliards de masses solaires, ou supermassifs, présentent plus de difficultés à expliquer leur origine. Il est impossible qu’une étoile ait pu créer des objets aussi massifs. En plus d'autres questions sur la manière dont ils atteignent le centre des galaxies, car on s'attend à ce que chaque galaxie ait au moins un trou noir supermassif en son centre. De nombreuses questions restent encore ouvertes quant à l’origine de ces objets.

Un groupe d'astronomes de l'Université du Nevada à Las Vegas a peut-être trouvé la réponse à ce mystère, au moins la réponse à la façon dont le trou noir supermassif de la Voie lactée aurait pu apparaître. Comprendre comment s’est formé le trou noir supermassif connu sous le nom de Sgr A* peut nous donner un aperçu de la formation de notre galaxie et de la manière dont elle a affecté l’évolution de la galaxie entière.

Trous noirs supermassifs

Lorsqu’une étoile massive atteint la fin de sa vie, elle peut s’effondrer en un trou noir stellaire ayant quelques dizaines de fois la masse du Soleil. Cependant, des trous noirs possédant des millions ou des milliards de masses solaires sont observés au centre des galaxies. Malgré leur réputation de gloutons, ils n’aspirent pas la galaxie entière en leur centre mais ils entretiennent une relation avec l’évolution des galaxies à travers ce qu’on appelle des rétroactions.

Si un matériau comme un nuage ou une étoile tombe vers le trou noir supermassif, il se réchauffe et accélère le gaz. Avant de tomber dans le trou noir, il est possible que le gaz prenne de la vitesse pour s'échapper de sa destination à l'intérieur de l'horizon des événements. Lorsque ce gaz qui s’échappe atteint les régions de formation d’étoiles, il peut perturber ce processus, empêchant ainsi la formation de nouvelles étoiles.

Mystère de la formation

Ces objets ont été largement étudiés par plusieurs équipes de chercheurs à travers le monde. L’une de ces équipes est la collaboration EHT, qui a réussi à photographier pour la première fois un trou noir supermassif. Plusieurs questions restent ouvertes sur la façon dont ces objets se forment et comment ils atteignent leur emplacement au centre des galaxies. Plusieurs propositions ont été faites pour comprendre le processus de formation et le télescope James Webb lui-même effectue des observations dans le but de répondre à ces questions.

L’une des idées est que ces objets se forment par la fusion de trous noirs plus petits qui fusionnent progressivement jusqu’à atteindre la taille que nous observons aujourd’hui. Un autre fait référence au processus d’accrétion dans lequel des trous noirs plus petits capteraient la matière jusqu’à ce qu’ils atteignent ces tailles. Cependant, les observations de James Webb montrent qu’il existait déjà des trous supermassifs de nergos dans le jeune Univers, remettant en question ces hypothèses.

Sgr A*

Ces questions restent également ouvertes pour le trou noir supermassif de 4 millions de masse solaire situé au centre de la Voie lactée. Bien qu’il soit petit comparé aux trous noirs comme M87* avec 7 milliards de masses solaires, Sgr A* est classé comme supermassif. Sgr A* faisait partie des cibles dont la photo a été enregistrée par la collaboration EHT.

L’un des problèmes concernant Sgr A* est qu’il est considéré comme un trou noir presque inactif car il n’a pas un taux d’accrétion élevé. Malgré les moments où la matière est capturée et émettant une quantité de rayonnement, elle est considérée comme calme et compliquée à étudier avec autant de détails. Malgré cela, plusieurs télescopes comme Fermi se concentrent sur l’observation de Sgr A* pour répondre aux questions à son sujet.

Como Sgr A* se formou?

Un nouvel article a été publié dans la revue Nature Astronomy dans lequel un groupe d'astronomes a utilisé les données EHT pour comprendre comment Sgr A* a pu se former. L’idée était d’utiliser différents modèles et simulations pour comparer avec les observations. En testant plusieurs modèles, l’équipe a découvert qu’une collision passée avec une galaxie satellite appelée Gaia-Encelade expliquerait la taille et l’origine de Sgr A*.

En plus de sa masse, Sgr A* semble avoir une rotation mal alignée qui aurait pu être le résultat d'une collision avec un autre trou noir. Dans le cas de la collision, on pense que la galaxie Gaia-Encelade avait en son centre un trou noir massif qui est entré en collision avec un trou noir massif au centre de l'ancienne Voie Lactée, formant ce que nous connaissons aujourd'hui. Ce résultat est en accord avec le modèle selon lequel les trous noirs supermassifs se forment à partir de fusions.

Galaxie Gaia-Enceladus

On pense que cette collision s'est produite il y a 10 milliards d'années, lorsque la galaxie satellite Gaia-Encelade était partiellement englobée par la Voie Lactée. La galaxie satellite orbite toujours autour de la Voie lactée, mais le télescope Gaia a découvert qu'il existe un flux d'étoiles qui relie notre galaxie à elle. Ce pont indique qu'au cours du dernier milliard d'années, il a été partiellement capturé par notre Galaxie.

Des études indiquent que cette collision a provoqué une augmentation du nombre d’étoiles et de gaz dans notre Galaxie, principalement dans la structure connue sous le nom de halo. Le halo englobe la partie centrale d’une galaxie, où se trouve le trou noir supermassif. Si les nouveaux résultats sont corrects, lors de cette collision, un trou noir massif de la galaxie satellite pourrait avoir fusionné avec le trou noir massif de la Voie Lactée à ce moment-là.

Référence de l'actualité :

Preuve d'une fusion passée du trou noir du centre galactique Astronomie de la nature