Un trou noir un peu trop passif

Image composite de l‘amas de galaxies SpARCS104922

Image composite de l‘amas de galaxies SpARCS104922

Crédit : NASA/CXO/Université de Montréal

En 5 secondes

Une étude en astronomie vient de démontrer que lorsqu’un trou noir ne joue pas son rôle dans un amas de galaxies, le refroidissement qui s’ensuit permet la création d’étoiles à un rythme effréné.

Des astronomes ont découvert ce qui peut arriver lorsqu’un trou noir géant n’intervient pas dans la vie d’un amas de galaxies. En utilisant l’Observatoire Chandra de la NASA ainsi que d’autres télescopes, ils ont montré que le comportement passif des trous noirs pouvait expliquer la remarquable poussée de formation d’étoiles se produisant dans un amas lointain de galaxies.

Les amas de galaxies contiennent des centaines ou des milliers de galaxies baignant dans un gaz chaud émettant des rayons X. La masse de ce gaz excède celle des galaxies. Les éjections de matière, alimentées par un trou noir supermassif dans la galaxie centrale de l’amas, empêchent généralement ce gaz chaud de se refroidir pour former un grand nombre d’étoiles. Ce chauffage permet aux trous noirs supermassifs d’influencer ou de contrôler l’activité et l’évolution de l’amas en question.

Comment créer des étoiles

Julie Hlavacek-Larrondo

Crédit : Amélie Philibert

Mais que se passe-t-il si le trou noir cesse d’être actif? L’amas de galaxies nommé SpARCS1049, situé à 9,9 milliards d’années-lumière de la Terre, a fourni une réponse à une équipe d’astrophysiciens dirigée par Julie Hlavacek-Larrondo, professeure d’astrophysique à l’Université de Montréal.

Sur la base des observations obtenues par les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer de la NASA, des astronomes avaient déjà découvert que des étoiles s’y formaient à un rythme extraordinaire, dont le total des masses correspond à environ 900 nouveaux soleils par année. C’est plus de 300 fois plus rapide que le rythme observé dans notre galaxie, la Voie lactée.

En effet, au rythme observé dans les galaxies de SpARCS1049, toutes les étoiles de la Voie lactée pourraient se former en seulement 100 millions d’années, ce qui est très court en comparaison de l’âge de notre galaxie, soit plus de 10 milliards d’années.

« Cela me rappelle l’expression “quand le chat est parti, les souris dansent”, illustre la Pre Julie Hlavacek-Larrondo, qui fait aussi partie de l’équipe du Centre de recherche en astrophysique du Québec (CRAQ). Ici, le trou noir est calme et les étoiles sont très occupées. »

Un déchaînement étoilé dans des galaxies loin de chez nous

La région de ce déchaînement de formation d’étoiles se produit à environ 80 000 années-lumière du centre de SpARCS1049, dans une zone située à l’extérieur de l’une de ses galaxies.

L’équipe de recherche s’est demandé quelle était la cause de ce cycle prodigieux d’étoiles : « Sans le trou noir qui pompe activement de l’énergie dans son environnement, le gaz peut refroidir suffisamment pour que ce rythme impressionnant de formation d’étoiles puisse se produire, explique le coauteur de l’étude, Carter Rhea, également de l’Université de Montréal et du CRAQ. Cette très faible activité du trou noir pourrait constituer un moyen crucial de former des étoiles dans l’Univers primitif. »

« De nombreux astronomes ont pensé que sans l’intervention d’un trou noir, la formation des étoiles deviendrait incontrôlable. Maintenant, nos observations prouvent que c’est bien ce qui se passe », d’ajouter Tracy Webb, coauteure de l’étude, professeure à l’Université McGill et membre du CRAQ. C’est cette dernière qui a découvert SpARCS1049 pour la première fois en 2015 avec le télescope spatial Spitzer.

Un calme noir

Pourquoi le trou noir est-il si calme, se sont questionnés les chercheurs? La différence de position observée entre le gaz le plus dense et la galaxie centrale pourrait en être la cause. Cela signifierait que le trou noir supermassif au centre de cette galaxie est en train de manquer de carburant.

La perte d’une source de carburant pour le trou noir empêche les sursauts et permet au gaz de se refroidir sans ennui, le gaz le plus dense refroidissant le plus rapidement. Une explication de ce décalage est que deux petits amas de galaxies sont entrés en collision à un moment donné dans le passé pour créer SpARCS1049, éloignant le gaz le plus dense de la galaxie centrale.

À propos de cette étude

Un article décrivant ces résultats a été publié dans The Astrophysical Journal Letters et est accessible en ligne. Le Marshall Space Flight Center de la NASA gère le programme Chandra. Le Centre du Smithsonian Astrophysical Observatory’s Chandra X-ray contrôle les opérations scientifiques et de vol depuis Cambridge et Burlington, Massachusetts.

Relations avec les médias

  • Robert Lamontagne
    Centre de recherche en astrophysique du Québec
    Tél: 514 343-6111, poste 3195
  • Julie Gazaille
    Université de Montréal
    Tél: 514 343-6796