Si contempler la grande taille des objets astronomiques vous fait vous sentir plutôt chétif et insignifiant, alors cette nouvelle découverte vous fera vous sentir positivement infinitésimal.
Il est presque impossible d'imaginer un objet de cette taille: un trou noir super massif qui est 40 milliards de fois plus massif que notre Soleil. Mais il est là, assis au centre d'une galaxie elliptique super-géante appelée Holmberg 15A. Holmberg 15A se trouve à environ 700 millions d'années-lumière, au centre de l'amas de la galaxie Abell 85.
Ce géant a déjà été dans le collimateur des astronomes. Auparavant, sa masse était estimée à 310 milliards de fois la masse du Soleil, une taille presque inconcevable. Mais cette estimation était basée sur des mesures indirectes. Dans cette nouvelle étude, les astronomes ont suivi le mouvement des étoiles autour du trou noir et ont trouvé 40 milliards de fois la masse du Soleil.
Comme cette nouvelle mesure est basée sur une observation directe, elle est plus précise.
L'étude décrivant cette nouvelle mesure a été soumise à The Astrophysical Journal, mais n'a pas encore été revue par des pairs. Il s'intitule «Un trou noir de masse solaire de 40 milliards de dollars dans le noyau extrême de Holm 15A, la galaxie centrale d'Abell 85».
Le document est basé sur seulement deux nuits d'observations avec l'instrument Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO à l'Observatoire de Paranal dans le nord du Chili. À l'aide de modèles et d'observations, l'équipe d'astronomes derrière ce travail a observé la cinématique stellaire des étoiles en orbite autour du trou. Ils disent que ce trou noir bat un record. "... le SMBH au centre de Holm 15A est le trou noir le plus massif déterminé dynamiquement jusqu'à présent."
Pour être clair, ce n'est pas le SMBH le plus massif jamais trouvé. Ce titre, pour l'instant du moins, appartient à l'Ultra Massive Black Hole (UMBH) au centre de TON 618, un quasar extrêmement lumineux à plus de 10 milliards d'années-lumière. Ce géant est 66 milliards de fois plus massif que le Soleil. Mais cet UMBH a été mesuré indirectement, donc sa mesure de masse pourrait être révisée.
Il est difficile d'imaginer quelque chose qui est 40 milliards de fois plus massif que le Soleil. Pour le mettre en perspective, imaginez cette SMBH située au centre de notre système solaire, là où se trouve le Soleil. S'il était là, il s'étendrait jusqu'à Pluton, et bien au-delà.
Pluton est à environ 40 unités astronomiques (UA) du Soleil. Et la ceinture de Kuiper s'étend jusqu'à environ 50 UA. L'héliopause est à environ 123 UA du Soleil. Mais cette SMBH s'étendrait jusqu'à environ 790 UA. Cela se rapproche du début du nuage d'Oort, qui commence vers 1000 UA.
Ce n’est pas seulement la taille de la SMBH qui est remarquable. Selon d'autres méthodes de mesure, il est encore plus grand que prévu. "Le SMBH de Holm 15A n'est pas seulement le plus massif à ce jour, il est également quatre à neuf fois plus grand que prévu étant donné la masse stellaire bombée de la galaxie et la dispersion de la vitesse stellaire de la galaxie", ont déclaré les auteurs dans leur article.
Mais comment cette SMBH est-elle devenue si grande?
Il s'est probablement formé lorsque deux galaxies de type ancien (ETG) ont fusionné. Dans ce cas, les deux ETG auraient eu des noyaux épuisés, ce qui signifie qu'il n'y a pas beaucoup d'étoiles là-bas. Ce type de fusion est probablement rare, selon les auteurs, et explique pourquoi cette bête est si remarquable.
Il est également possible que le SMBH de Holm 15A soit le résultat d'une fusion entre plus de deux ETG. "... si Holm 15A a connu une évolution accélérée précoce dans le passé, alors il se pourrait bien que non seulement un trou noir binaire soit impliqué, mais peut-être un scénario plus compliqué avec plusieurs trous noirs."
L'équipe d'astronomes entend poursuivre son travail. Ils pensent que leur analyse détaillée peut révéler plus d'informations sur l'histoire des fusions de galaxies massives et les trous noirs dans leurs centres.
«Pour le moment, Holm 15A n'est que le premier ETG massif avec un noyau quasi exponentiel qui a été étudié dynamiquement en détail. Les modèles dynamiques et les décompositions photométriques d'autres galaxies similaires pourraient aider à mieux comprendre les questions liées à leur formation et à leur évolution. »
Il est possible que nous continuions à trouver des trous noirs de plus en plus grands et que nous devions continuer à inventer de nouveaux noms pour les catégories de taille. Nous avons eu des trous noirs, puis des trous noirs super massifs, et maintenant des trous noirs ultra massifs.
Certains astrophysiciens disent qu'il y a probablement une limite à la taille d'un trou noir avant que son disque de gaz ne s'effondre et cesse de croître. Cette limite est d'environ 50 milliards de masses solaires. Mais si deux trous noirs fusionnent qui ont déjà atteint cette limite, alors un UMBH qui peut atteindre 100 milliards de masses solaires peut être possible.
C'est presque inconcevable. Et si trois trous noirs pouvaient fusionner, qu'est-ce que cela signifie pour les limites de masse des trous noirs?
En tout cas, il y a beaucoup de travail à faire avant de vraiment comprendre d'où viennent ces géants et à quel point ils peuvent devenir massifs. L'Observatoire LIGO a détecté 10 fusions de paires de trous noirs à partir de 2018, et ils disent qu'ils pourraient éventuellement en détecter un par semaine. Les opportunités de les étudier ne manquent donc pas.
Plus:
- Document de recherche: UN TROU NOIR DE MASSE SOLAIRE DE 40 MILLIARDS DANS LE NOYAU EXTREME DE HOLM 15A, LA GALAXIE CENTRALE D'ABELL 85
- New Scientist: Les trous noirs ont une limite de taille de 50 milliards de soleils
- Space Magazine: Comme prévu, le LIGO nouvellement amélioré trouve une fusion de trous noirs chaque semaine
- Space Magazine: les astronomes voient des preuves de trous noirs supermassifs se formant directement dans les premiers univers
- Vidéo du magazine spatial: les trous noirs supermassifs ou leurs galaxies? Lequel est venu en premier?
