Un trou noir un peu trop passif

Publié par Adrien le 10/08/2020 à 09:00
Source: Université de Montréal
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 (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) de formation d'étoiles se produisant dans un amas lointain de galaxies.


Image composite de l'amas de galaxies SpARCS104922.
Crédit: NASA/CXO/Université de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires internationales....).

Les amas de galaxies contiennent des centaines ou des milliers de galaxies baignant dans un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) chaud émettant des rayons X. La masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse grave). Ces...) de ce gaz excède celle des galaxies. Les éjections de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace...), alimentées par un trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million à un milliard de masses solaires. C'est le type de trou noir le plus grand, après le -- encore hypothétique...) dans la galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.) centrale de l'amas, empêchent généralement ce gaz chaud de se refroidir pour former un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'étoiles. Ce chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) permet aux trous noirs supermassifs d'influencer ou de contrôler l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) 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 (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson, produit par la Walt Disney Pictures et sorti en 1979. L'histoire est inspiré du roman Vingt mille lieues...) cesse d'être actif ? L'amas de galaxies nommé SpARCS1049, situé à 9,9 milliards d'années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...), a fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont un archipel de petites îles grecques situées...) une réponse à une équipe d'astrophysiciens dirigée par Julie Hlavacek-Larrondo, professeure d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la...) à l'Université de Montréal (L’Université de Montréal est l'un des quatre établissements d'enseignement supérieur de Montréal au Québec. Elle est...).

Sur la base des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) obtenues par les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...), des astronomes avaient déjà découvert que des étoiles s'y formaient à un rythme extraordinaire, dont le total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est...) des masses correspond à environ 900 nouveaux soleils (Soleils est une association à but humanitaire implantée sur le campus de Supélec (École Supérieure d'Electricité).) par année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.). C'est plus de 300 fois plus rapide que le rythme observé dans notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.), la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une...).

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 (Le chat domestique (Felis silvestris catus) est un mammifère carnivore de la famille des félidés. Il est l’un des principaux animaux de compagnie et...) est parti, les souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais aussi de nombreuses...) dansent”, illustre la Pre Julie Hlavacek-Larrondo, qui fait aussi partie de l'équipe du Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) en astrophysique du Québec (CRAQ). Ici, le trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en...) 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 (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) activement de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) dans son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...), 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 (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Montréal et du CRAQ. Cette très faible activité du trou noir pourrait constituer un moyen crucial de former des étoiles dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) 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 (L’Université McGill, située à Montréal au Québec, est une des universités les plus anciennes au Canada.) et membre du CRAQ. C'est cette dernière qui a découvert SpARCS1049 pour la première fois en 2015 avec le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre...) 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 (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour transporter des marchandises),...) de manquer de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.).

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 (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) à un moment donné dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le présent. L'intuition du...) pour créer SpARCS1049, éloignant le gaz le plus dense de la galaxie centrale.
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