Des astronomes ont découvert le plus grand trou noir jamais observé

Image composite de l'amas de galaxies Abell 85. Rayons X (NASA/CXC/SAO/A.Vikhlinin et al.) ; Optique (SDSS)

Le trou noir le plus massif jamais observé a été découvert dans une galaxie à quelque 700 millions d'années-lumière de la Terre. Il est si grand que les astronomes pensent qu'il pourrait être imagé par le même réseau de radiotélescopes qui a produit la première image d'un trou noir beaucoup plus petit plus tôt cette année.

La galaxie en question, appelée Holm 15A, est le membre le plus brillant d'un amas de galaxies appelé Abell 85 qui se trouve dans la constellation Cetus, visible depuis les hémisphères nord et sud. Il a été découvert en 1937 par l'astronome suédois Erik Holmberg.

Les galaxies à cette distance n'ont pas pu être étudiées en détail avant le lancement du télescope spatial Hubble en 1990 et la construction plus récente de télescopes géants au sol. Les astronomes ont rapidement réalisé que Holm 15A est quelque peu inhabituel.

Ce qui est frappant à propos de Holm 15A, c'est la taille et la faible luminosité de la région diffuse centrale de la galaxie, déclarent Kianusch Mehrgan de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre en Allemagne et quelques collègues. Mais alors que le noyau interne est inhabituellement sombre, le reste de la galaxie est relativement brillant. Comment venir?

Maintenant, Mehrgan et ses collègues pensent avoir résolu l'énigme en utilisant les données recueillies par le Very Large Telescope, un réseau de quatre télescopes interconnectés d'un diamètre de 8 mètres chacun qui observe le ciel nocturne dans les parties visible et infrarouge du spectre. L'instrument se trouve à une altitude de 2 600 mètres dans le désert d'Atacama au Chili et, depuis sa première lumière en 1988, est devenu l'un des observatoires astronomiques les plus productifs jamais construits.

Mehrgan et ses collègues ont utilisé ces données pour cartographier la structure de la galaxie plus en détail qu'auparavant. Ils ont ensuite effectué un certain nombre de simulations pour comprendre pourquoi le centre est si faible et comment la galaxie aurait pu se former en premier lieu.

Les résultats rendent la lecture intéressante. Les simulations suggèrent que Holm 15A a dû se former lors d'une collision géante entre deux jeunes galaxies, un phénomène courant dans l'univers primitif. L'équipe dit que la raison pour laquelle le noyau est si sombre est qu'il est dominé par un trou noir supermassif qui a soit mangé les étoiles à proximité, soit les a éjectées dans les régions extérieures de la galaxie.

Ce trou noir est énorme, même selon les normes cosmologiques. L'équipe dit, selon une estimation prudente, qu'il est 40 milliards de fois plus massif que le soleil. En comparaison, le trou noir au centre de la Voie lactée, Sagittarius A*, n'est que 4 millions de fois plus massif que le soleil.

Le trou noir supermassif de Holm 15A n'est pas seulement le plus massif à ce jour, il est également quatre à neuf fois plus grand que prévu, disent Mehrgan et ses collègues, soulignant qu'il est deux fois plus massif que les précédents détenteurs de records.

Cette taille énorme fait du trou noir Holm 15A un bon candidat pour l'imagerie. Plus tôt cette année, les astronomes ont pris la première image d'un trou noir à l'aide d'un réseau de huit radiotélescopes positionnés dans le monde entier qui ont créé un instrument de la taille d'une planète. Ce réseau est connu sous le nom de télescope Event Horizon et a une résolution de 20 millisecondes d'arc, équivalente à la résolution requise pour voir l'empreinte de Neil Armstrong sur la lune depuis la Terre.

Le trou noir nouvellement découvert remplit une zone du ciel d'environ 18 ± 3,7 microsecondes d'arc, il pourrait donc bien être imagé avec le télescope Event Horizon. Le trou noir supermassif de Holm 15A est un système candidat pour l'imagerie directe, disent Mehrgan et ses collègues.

C'est un travail intéressant qui révèle à quel point les techniques d'imagerie sont devenues puissantes ces dernières années. Néanmoins, avec des télescopes plus gros et plus puissants actuellement en construction, il est peu probable que Holm 15A détienne le record longtemps.

Réf : arxiv.org/abs/1907.10608 : Un trou noir de 40 milliards de masse solaire dans le noyau extrême de Holm 15a, la galaxie centrale d'Abell 85

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