Une image de la NASA pourrait montrer le tout premier trou noir supermassif « voyou », laissant une traînée d’étoiles nouveau-nées dans son sillage

• Une image Hubble de la NASA pourrait montrer le premier trou noir supermassif en fuite jamais découvert.
• Une traînée indiquant un objet s’éloignant d’une galaxie suggère qu’un trou noir a été expulsé.
• Un trou noir voyou a peut-être généré une onde de choc qui a créé une traînée de nouvelles étoiles, visible sur l’image.

Le télescope spatial Hubble continue de faire des découvertes inédites après plus de trois décennies dans l’espace. C’est le dernier ? Observations du tout premier trou noir supermassif devenu voyou de sa propre galaxie.

C’est ce que suggère une équipe d’astronomes dans une nouvelle étude mise en ligne. L’étude a été examinée par des pairs pour publication dans Astrophysical Journal Letters, selon Pieter van Dokkum, astrophysicien à l’Université de Yale qui a dirigé la nouvelle étude.

Même les experts non impliqués dans l’étude sont enthousiasmés par les résultats de l’équipe.

« Les observations concordent toutes avec ce scénario », a déclaré à Insider Manuela Campanelli, une astrophysicienne du Rochester Institute of Technology non impliquée dans l’étude mais qui a simulé des trous noirs incontrôlables dans ses recherches.

La première photo possible d’un trou noir supermassif « voyou »

NASA/ESA/Pieter van Dokkum et al./Astrophysical Journal Letters 2023

Ce que vous voyez ci-dessus sont deux images de la même chose qui racontent l’histoire de ce qui s’est passé.

Regardez la photo agrandie à droite : la grande tache en haut à droite est une galaxie. Suivez ensuite la faible ligne qui s’en éloigne, qui se termine par un point en bas à gauche. C’est là que les scientifiques pensent que se cache le trou noir incontrôlable.

Les trous noirs, de par leur nature même, sont invisibles. La raison pour laquelle les astronomes sont capables de « voir » n’importe quel trou noir est qu’il est entouré d’un disque chaud tourbillonnant de gaz, d’étoiles et d’autres éléments cosmiques visibles.

Mais la partie la plus fascinante de ces photos est la traînée que vous voyez derrière le trou noir. C’est ce qui a attiré l’attention des chercheurs alors qu’ils examinaient les étoiles proches.

Ils pensent que la longue queue sortant du trou noir est en fait une traînée d’étoiles nouveau-nées, qui s’est formée après que le trou noir a été projeté de sa galaxie d’origine et a traversé l’espace, générant une onde de choc qui a provoqué l’effondrement de nuages ​​de gaz intergalactique en étoiles. .

« Je pensais que j’avais fait une erreur en disant qu’il y avait cette séquence étrange dans l’image », a déclaré van Dokkum à Insider. « Cela ne ressemblait à aucun objet astrophysique au début. Et puis il s’est avéré que c’était réel. C’était aussi dans d’autres ensembles de données. Et c’est là que j’ai été excité. »

Bien que les trous noirs soient connus pour dévorer et détruire les étoiles, celui-ci semble également les créer.

D’autres observations, probablement avec le télescope spatial James Webb, sont nécessaires pour confirmer que l’objet sur l’image est vraiment un trou noir supermassif en fuite.

Pourquoi un trou noir supermassif deviendrait un voyou

Les trous noirs supermassifs sont des objets incroyablement denses avec la masse de milliards de soleils, et les scientifiques pensent qu’il y en a un au centre de chaque galaxie. Inutile de dire que le fait d’en expulser un de chez lui demanderait beaucoup de force.

Un tel événement cataclysmique qui pourrait éventuellement faire le travail est si deux galaxies entrent en collision et que leurs trous noirs centraux fusionnent. Une collision entre des trous noirs est l’un des événements les plus violents et les plus puissants de l’univers, et il pourrait envoyer un petit trou noir restant dans le vide.

Les astrophysiciens ont longtemps émis l’hypothèse que les trous noirs pourraient « devenir voyous » ou « s’enfuir » si d’autres trous noirs les poussaient hors de leurs galaxies.

Mais personne n’a jamais confirmé l’existence d’un trou noir errant dans l’espace intergalactique, et encore moins un supermassif trou noir devient voyou.

Et bien que la collision de deux galaxies soit l’explication la plus simple d’un trou noir voyou, ce n’est pas ce qui semble s’être produit ici.

2 autres trous noirs ont peut-être expulsé celui-ci lors d’un événement rare et violent

Van Dokkum pense que ce trou noir a eu une sortie particulièrement rare, dramatique et violente. Voici sa théorie : deux galaxies ont fusionné et leurs trous noirs supermassifs se sont regroupés, en raison de leur simple attraction gravitationnelle.

Cela arrive tout le temps. Hubble a photographié de nombreuses galaxies en fusion, comme celles de l’image ci-dessous. La prochaine étape est ce qui a rendu cette fusion si étrange.

NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration et K. Noll (STScI)

L’équipe pense qu’une troisième galaxie est arrivée, avec un troisième trou noir, et que sa gravité a provoqué une danse complexe des trois trous noirs, qui a fini par éjecter l’un d’eux au loin.

ESA/Webb, NASA et ASC, L. Armus, A. Evans

Depuis lors, sur une période de 39 millions d’années, le trou noir en fuite s’est éloigné de sa galaxie d’origine à une vitesse d’environ 1 600 kilomètres (près de 1 000 miles) par seconde, selon les calculs de l’équipe de van Dokkum. Pour référence, à cette vitesse, il vous faudrait 25 secondes pour faire le tour de la Terre entière.

Fondamentalement, ce trou noir supermassif (si c’est ce qu’il est) a été mis à la troisième roue et expulsé de sa propre maison. Les preuves de cette troisième galaxie restent à confirmer, mais l’équipe enquête sur une piste qu’ils voient de l’autre côté de la galaxie, où ils pensent que les deux autres trous noirs ont fusionné puis ont été expulsés par le recul.

« La photo raconte vraiment l’histoire », a déclaré van Dokkum.

Cela rend cet événement exceptionnellement rare, a déclaré Campanelli, car il impliquait trois trous noirs au lieu des deux conventionnels que les théoriciens posent généralement dans un scénario comme celui-ci.

Suivez la piste des étoiles naissantes – si ce n’est pas seulement un jet

L’autre explication de la mystérieuse traînée sur la photo Hubble de van Dokkum est assez courante : des jets de matière qui jaillissent du centre des galaxies avec des trous noirs très actifs.

Mais van Dokkum et Campanelli disent que c’est peu probable, d’après la forme du sentier dans la nouvelle photo. Les jets qui tirent depuis les centres galactiques s’éloignent de la galaxie, alors que le matériau part d’un point et se propage au loin, comme ce qui est montré dans l’image Hubble ci-dessous :

Godard de la NASA

Au lieu de cela, la piste dans l’image Hubble de van Dokkum se déploie vers La galaxie. Cela semble être une traînée de nouvelles étoiles qui se sont formées lorsque le trou noir itinérant a généré des ondes de choc dans le gaz intergalactique.

Campanelli a ajouté que la forme compacte et irrégulière de la galaxie est « typique » des galaxies formées à partir de fusions.

« S’il s’avère que ce n’est pas réel, je serais surpris », a déclaré van Dokkum. « Si ce n’est pas réel, je pense que c’est en fait une combinaison de quelques autres nuages ​​​​de gaz ou quelque chose qui semblait s’aligner de telle manière que cela ressemble à une traînée. »

Même s’ils sont invisibles, il n’y a aucune raison de s’inquiéter des trous noirs supermassifs voyous qui se faufilent vers nous depuis d’autres galaxies.

« Nous en aurions vu les effets s’il s’était trouvé n’importe où près de nous », a déclaré van Dokkum.