Les Trous Noirs Supermassifs |
Une Fusion de Trous Noirs dans l'Univers Jeune |
F.N. - SCIENCES ET AVENIR N°929-930 > Juillet-Août > 2024 |
Un Trou Noir Précoce Défie les Cosmologistes |
F.N. - SCIENCES ET AVENIR N°924 > Février > 2024 |
La Nouvelle Histoire des Trous Noirs Supermassifs |
B.R. - SCIENCE & VIE N°1263 > Décembre > 2022 |
On a vu l'Echo d'un Trou Noir |
O.D. - SCIENCE & VIE N°1249 > Octobre > 2021 |
Un Trou Noir Supermassif Manque à l'Appel |
A.D. - SCIENCE & VIE N°1242 > Mars > 2021 |
Premier Trou Noir Supermassif Triple |
S.-C.Z. - L'ASTRONOMIE N°133 > Décembre > 2019 |
Au Début étaient les Quasars |
A.Kh. - SCIENCES ET AVENIR N°865 > Mars > 2019 |
Les Trous Noirs Supermassifs |
Ce sont des monstres cosmiques. Ultradenses, ils rassemblent des millions, voire des milliards de masses solaires dans un espace guère plus grand que celui occupé par le Système solaire.
Jusqu'à récemment, le record était détenu par le trou noir qui siège au cour de la galaxie Messier 87 (ou M 87) : 6,3 milliards de masses solaires. Mais il vient d'être battu. Nicholas McConnell (université de Berkeley) a débusqué des ogres de près de 10 milliards de masses solaires, trônant au centre des galaxies NGC 3842 (constellation du Lion) et NGC 4889 (Chevelure de Bérénice). Il y a une dizaine d'années seulement, les astronomes ont établi que chaque galaxie proche devait abriter un trou noir supermassif. l'indice qui les a mis sur la voie ? La présence, au cour des galaxies, de noyaux actifs, aussi appelés quasars. Sources intenses de rayons X, ce sont les objets les plus lumineux de l'Univers. "Dans les années 1980, nous avions fait l'hypothèse qu'ils étaient 'allumés' par l'échauffement de la matière en train d'être avalée par un trou noir géant, raconte Françoise Combes. Nous en avons obtenu la preuve grâce à Hubble. Le télescope spatial a permis de mesurer le mouvement des étoiles autour de ces noyaux et de comprendre qu'elles étaient perturbées par une masse gigantesque, le trou noir".
CIEL & ESPACE > Mars > 2012 |
Un Trou Noir Galactique sème le Trouble |
Karl Gebhardt n'en est pas encore revenu. Avec ses collègues de l'université du Texas, il vient de découvrir le plus gigantesque trou noir galactique jamais observé.
Un monstre de 17 milliards de masses solaires, au cour de NGC 1277, située à 220 années-lumière. Alors que la plupart des trous noirs galactiques affichent une masse équivalente à 0,1 % de celle de leur galaxie hôte, celui-ci représente 14 % de la masse de NGC 1277 ! "C'est vraiment une galaxie excentrique, explique Karl Gebhardt. Presque entièrement constituée d'un trou noir, elle pourrait être le premier représentant d'une nouvelle classe d'objets". Au point de remettre en question les scénarios de formation et d'évolution des galaxies et de leur trou noir, qui sont loin d'être gravés dans le marbre. Car les astrophysiciens s'accordaient au moins sur un point : il doit y avoir une corrélation forte entre la masse d'un trou noir et celle de son hôte. Ce que les observations semblaient jusqu'alors confirmer dans un rapport de 1 pour 1000. NGC 1277 est-elle l'exception qui confirme la règle ? Ou bien l'arbre qui cache la forêt ? C'est, pour l'instant, la stupeur qui domine chez les spécialistes.
M.G. - SCIENCE & VIE > Février > 2013 |
Que se Passe-t-il Autour d'un Trou Noir |
Une équipe internationale d'astronomes vient de dévoiler de nouvelles données sur l'environnement immédiat d'un des plus brillants trous noirs supermassifs connus. Les scientifiques ont découvert notamment l'existence d'une couronne de gaz très chaude, d'une dizaine de millions de degrés, gravitant à proximité de ce trou noir.
Des trous noirs supermassifs de plusieurs centaines de millions de masses solaires résident au centre de la plupart des galaxies massives. Contrairement à ce que l'on pourrait croire, ils n'absorbent pas toute la matière (gaz et poussières) qui les entoure. Gaz et poussières chutent vers le trou noir en formant généralement un disque, en rotation autour de celui-ci. Cette chute s'accompagne de la libération d'une quantité prodigieuse de rayonnement, principalement ultraviolet et X. Cette émission est parfois si forte qu'elle arrive à repousser une partie de la matière loin du trou noir, sous la forme de vents pouvant atteindre des vitesses de plusieurs centaines de km/s. Mais l'environnement des trous noirs supermassifs demeure mal connu à ce jour : quelle matière constitue les abords d'un tel trou noir ? Où et comment se créent les flots de matière observés à proximité ?
L'équipe internationale d'astrophysiciens, à laquelle participent deux chercheurs du CNRS, est parvenue à observer, cartographier et caractériser, avec une précision jusqu'à présent inégalée, l'environnement de l'un des plus brillants trous noirs supermassifs connus, situé au cour de la galaxie lointaine Markarian 509. Pour obtenir cette vue sans précédent des régions centrales de Mkn 509, les chercheurs se sont appuyés sur cinq grands télescopes spatiaux. Temps fort de la campagne réalisée fin 2009 : l'observation répétée et simultanée pendant 6 semaines par les satellites de l'ESA, XMM-Newton et INTEGRAL, du rayonnement des domaines visible à gamma, émis par Mkn 509.
Premier résultat : ce trou noir supermassif, d'une masse de 300 millions de fois celle du Soleil, est entouré d'un disque de gaz rayonnant dans l'ultraviolet. Les chercheurs ont observé la présence d'un gaz très chaud (de quelques millions de degrés celsius) formant une couronne qui graviterait au-dessus du disque. Cette couronne absorberait le rayonnement ultraviolet pour le réémettre à plus haute énergie, dans le domaine des rayons X de faible énergie (rayonnement cependant plusieurs centaines de fois plus énergétique que la lumière visible). La découverte de l'existence de cette couronne chaude permet aux chercheurs de mieux comprendre les observations obtenues pour d'autres galaxies actives (abritant un trou noir supermassif en leur centre), jusqu'à présent difficiles à interpréter.
Pour la première fois, les scientifiques ont démontré que les vents de matière expulsés du cour de Mkn 509 étaient constitués d'au moins cinq composantes distinctes, dont les températures s'échelonnent entre 20.000 et 1 million de degrés Celsius. Ils ont également mis en évidence que la majorité du gaz présent dans ces vents provient de régions situées à 15 années-lumière environ du trou noir central. Ces vents sont constitués de nuages de gaz denses et froids, baignant dans un gaz plus diffus et plus chaud.
Les chercheurs ont également obtenu des informations sur le gaz interstellaire constituant la galaxie Mkn 509. Ce gaz est fortement ionisé par de rayons X provenant de la source X centrale : les atomes sont dépouillés d'une partie, voire de tous leurs électrons lorsqu'ils sont irradiés par une puissante source de rayonnement X. La présence de ce gaz à plusieurs centaines de milliers d'années-lumière du trou noir central a ainsi été mise en évidence. Tombant à une vitesse de quelques centaines de km/s sur Mkn 509, ce gaz pourrait provenir d'une collision passée entre cette galaxie et une galaxie plus petite, collision qui pourrait être responsable de l'activité actuelle de Mkn 509.
SCIENCE MAGAZINE N°33 > Février-Mars-Avril > 2012 |
Un Trou Noir Supermassif semble avoir Fui sa Galaxie |
Un trou noir supermassif s'éloignant du centre de sa galaxie : c'est peut-être ce qu'a découvert l'étudiante hollandaise Marianne Heida, de l'université d'Utrecht, en regardant des clichés de galaxies photographiées en rayons X.
Sur l'une d'elles, la source de rayons X la plus puissante, qui aurait dû être la signature de son trou noir supermassif avalant le gaz et les étoiles alentours, au centre de la spirale céleste, était décalée. Prenait-il la fuite ? La galaxie aurait pu en percuter une autre, entraînant la fusion de leurs trous noirs. Cela aurait émis de puissantes ondes gravitationnelles (phénomène prévu par la relativité), expulsant au loin le fruit de leur union : le trou noir supermassif ainsi créé. Mais la source des rayons X pourrait aussi être une supernova, une explosion d'étoile massive arrivée en fin de vie... Seules de nouvelles images permettront de trancher.
P.O. - SCIENCE & VIE > Août > 2010 |
Trous Noirs sont les Objets les Plus Lumineux de l'Univers |
Les trous noirs sont des gouffres avalant tout ce qui s'approche d'eux, matière comme lumière : les photons eux-mêmes ne peuvent résister à la formidable aspiration gravitationnelle qu'il les dévore lorsqu'ils s'aventurent au-delà du point de non retour, "l'horizon", du trou noir.
Pourtant, les trous noirs supersmassifs (dont certains sont aussi larges que le système solaire) sont les plus puissantes usines à lumière de l'univers ! Le paradoxe n'est qu'apparent : en fait, c'est la matière qui, en tombant dans le trou noir, s'illumine de 1000 feux. Contrairement aux photons qui sont absorbés par le trou noir seulement si leur route leur a fait franchir l'horizon, la matière galactique - étoile et nuages moléculaires - se met à chuter vers lui par attraction gravitationnelle, même si elle est située à l'extérieur de l'horizon (mais pas trop loin). Cette matière en chute libre se concentre donc et s'échauffe à des dizaines de millions de degrés, irradiant dans tout le spectre lumineux : des ondes radio aux rayons X et gamma, en passant par la lumière visible. Comme cette lumière est produite avant que la matière ne pénètre l'horizon, elle s'échappe dans l'univers... De fait, un trou noir super massif actif - qui n'a pas fini d'avaler la matière à proximité - peut produire autant que 1000 milliards de Soleil, soit 10 fois la lumière engendrée par une galaxie comme la nôtre.
R.I. - SCIENCE & VIE > Août > 2010 |
Les Super Trous Noirs Cannibales |
Des chercheurs américains ont observé un vent de gaz inédit s'évaporant d'un trou noir. Il expliquerait un mécanisme de contrôle insoupçonné... Au terme d'une fusion dévorante, deux trous noirs supermassifs dégagent en ondes gravitationnelles plus d'énergie que toutes les étoiles du cosmos.
Les trous noirs supermassifs sont les champions incontestés dans la catégorie poids lourds du cosmos. De plusieurs millions, voire milliards de fois la masse du Soleil, ils peuvent mesurer la taille de notre système solaire et trônent au centre de leur galaxie. Et tout ce qui s'approche d'un peu près, que ce soit une étoile un nuage de gaz, est déchiré avant d'être englouti dans tourmente dégageant 1000 plus de lumière que la galaxie elle-même. Imaginez l'ampleur du désastre si deux de ces monstres se croisaient...
Et justement : une telle rencontre, les astrophysiciens américains Todd Boroson et Tod Lauer, du National Optical Astronomy Observatory, en Arizona, viennent de l'observer. En mars, ils ont repéré une galaxie lointaine au centre de laquelle deux de ces colosses tournent l'un autour de l'autre en se rapprochant imperceptiblement à chaque tour, et qui finiront, dans plusieurs d'années, par s'entre-dévorer. Pour réaliser cette découverte, les chercheurs se sont aperçus que, parmi les quelque 17.500 spectres lumineux de quasars (des noyaux de galaxies particulièrement brillants) qu'ils étudiaient, celui de SDSS J153636.22+044127.0 ressemblait à la superposition de deux spectres bien distincts.
ONDES GRAVITATIONNELLES
Il correspondrait à un couple de trous noirs de respectivement 20 millions et un milliard de masses solaires, qui graviteraient à moins d'un tiers d'année-lumière l'un de l'autre ! Ce couple vient s'ajouter aux dix candidats les plus crédibles du même genre, dont l'un des plus remarquables reste OJ 287, dans la constellation du Cancer. Ici. un "petit" trou noir de 100 millions de masses solaires graviterait autour d'un géant 17 ou 18 milliards de masses solaires. Soit l'objet le plus massif de l'Univers ! Selon le même scénario, ils finiront par fusionner, à cette différence que l'événement pourrait ici avoir lieu dans seulement... 10.000 ans ! Mais comment deux trous noirs peuvent-ils se retrouver face à face dans une même galaxie ? "Ils seraient en réalité issus de deux galaxies différentes qui auraient fusionné", explique Tod Lauer. Depuis, ils se rapprochent et finiront par se rencontrer pour ne devenir qu'un, plus monstrueux encore. Et alors, mieux vaudra ne pas se trouver dans les parages. Car la coalescence de deux trous noirs supermassifs ne crée pas une explosion. C'est sous forme d'ondes gravitationnelles que l'énergie de la rencontre est libérée. "Ce sont des ondes, explique Martin Gaskell, de l'université du Texas, qui au lieu de se propager simplement dans l'espace-temps, le déforment." Bilan : durant quelques secondes, le système dégage plus d'énergie que toutes les étoiles de l'univers visible ! Une telle énergie peut même éjecter le trou noir résultant de la fusion à plus de 4000 km/s hors de sa propre galaxie.
Et si, par malheur, un témoin se trouvait sur une planète à proximité, la réalité des effets ressentis dépasserait la fiction, selon Eric Gourgoulhon, de l'Observatoire de Paris : "Les dimensions de l'espace-temps seraient contractées ou dilatées, le témoin verrait sa masse osciller à la fréquence des ondes gravitationnelles, de quelques cycles par heure, et même peut-être son voisin vivre plus vite et vieillir en accéléré"...
L'IMAGE ASTRONOMIQUE : Les deux trous noirs du système Abell 400 tournent l'un autour de l'autre : ils finiront par fusionner.
18 milliards de masses solaires : C'est la masse d'un des deux trous noirs du système OJ 287. Il est probablement l'objet le plus massif jamais découvert : 5000 fois Sagittarius A*, le trou noir central de la Voie lactée, qui lui-même "pèse" environ 3,7 millions de fois la masse du Soleil.
B.R. - SCIENCE & VIE > Juillet > 2009 |
Deux Trous Noirs Trônent au Centre d'une Galaxie |
C'est la première fois qu'on observe deux trous noirs supermassifs dans la même galaxie !
Les deux monstres, de 20 millions et 1 milliard de fois la masse du Soleil, distants de seulement 0,3 année-lumière, tournent l'un autour de l'autre en une centaine d'années. Todd Boroson et Tod Lauer, du National Optical Astronomy Observatory (Arizona), pensent que la galaxie qui les héberge serait issue de la fusion de deux galaxies plus petites.
Depuis, les trous noirs se rapprochent et pourraient fusionner à leur tour. Selon Tod Lauer, "l'énergie gravitationnelle alors libérée serait phénoménale, elle pourrait même suffire à bouter le trou noir résultant à toute vitesse hors de la galaxie !"
B.R. - SCIENCE & VIE > Mai > 2009 |
Quand les Trous Noirs Géants se sont-ils Formés ? |
Selon les modèles, le jeune âge et la masse énorme des trous noirs géants, tel ici 353.057, sont incompatibles.
Le doyen des trous noirs aurait 13 milliards d'années. C'est du moins le plus vieux de tous ceux dont les effets ont été détectés jusqu'à présent. Il se serait donc formé très tôt après le big bang. Or, selon les estimations, sa masse atteignait déjà à l'époque 500 millions de fois la masse du Soleil ! Ce qui n'est pas conforme au modèle de formation des structures de l'Univers, qui veut qu'elles aient commencé petites et aient grossi par agglomérations successives de matière. Car "si l'on calcule le temps qu'il faut pour former de tels trous noirs, on obtient quasiment l'âge de l'Univers", explique Marta Volonteri, de l'université de Cambridge aux États-Unis. Or, ajoute-t-elle, "ces trous noirs supermassifs ont dû voir le jour entre 10 et 100 millions d'années après le big bang". Certains proposent qu'ils aient pu naitre des restes des premières étoiles de l'Univers lesquelles étaient, sans doute, elles-mêmes géantes. Pourquoi pas ? Mais il reste alors à expliquer comment de telles étoiles ont pu apparaitre si tôt dans l'Univers.
SCIENCE & VIE HS > Mars > 2008 |
Des Trous Noirs Supermassifs ont été Débusqués |
Bien camouflés derrière un nuage sphérique de poussières et de gaz certains trous noirs supermassifs avaient jusqu'à présent échappé à l'observation !
Ces trous noirs se situent au cour de galaxies cernées d'un nuage de poussière (en rose).
Ce sont deux télescopes spatiaux japonais et américains, Suzaku et Swift, qui viennent de remporter cette partie de cache-cache intersidérale en découvrant plusieurs centaines de ces monstres, tapis au centre de noyaux galactiques actifs particuliers. Entourés d'une coque de poussière (et non simplement cernés d'un anneau, comme c'est le cas habituellement), ils étaient indétectables en lumière visible ou ultraviolette. Ils se sont cependant trahis aux yeux de Suzaku et Swift par leur rayonnement X qui, lui, traverse l'enveloppe obstructive. Il faudra donc désormais compter sur cette nouvelle population de trous noirs supermassifs pour appréhender la délicate question de leur formation et de leur rôle dans l'évolution de l'Univers.
C.G. - SCIENCE & VIE > Novembre > 2007 |