Des galaxies piégées au sein de la toile d'un trou noir supermassif

Publié par Adrien le 05/10/2020 à 09:00
Source: ESO
Grâce au Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, des astronomes ont découvert six galaxies situées en périphérie d'un trou noir supermassif, alors que l'Univers était âgé de moins d'un milliard d'années. C'est la toute première fois qu'un tel regroupement, formé si tôt après le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a...), est observé. Cette détection nous permet de mieux comprendre la formation et la croissance si rapide des trous noirs supermassifs, dont un représentant siège au coeur de notre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...), la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois...). En outre, elle accrédite l'hypothèse selon laquelle les trous noirs sont capables de croître rapidement au sein de vastes structures semblables à de véritables toiles composées de leur carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...) premier: du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) en grandes quantités.


"Ce travail de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) a été principalement motivé par le désir de comprendre certains des objets astronomiques les plus complexes - les trous noirs supermassifs de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) jeune, en l'occurrence. Ils composent des systèmes extrêmes dont nous ne connaissons pas à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) les véritables raisons de l'existence" précise Marco Mignoli, astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) National d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) (INAF) de Bologne (Bologne est une ville italienne d'environ 375 000 habitants, située dans le nord-est du...), Italie, et auteur principal de cette nouvelle étude publiée au sein de la revue Astronomy & Astrophysics Letters.

Les nouvelles observations, menées au moyen du VLT de l'ESO, ont révélé la présence de plusieurs galaxies en périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus...) d'un trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million...), le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) baignant au sein d'une "toile d'araignée" cosmique composée de gaz et s'étendant sur une distance supérieure à 300 fois la taille de la Voie Lactée. "Les filaments de la toile cosmique sont semblables aux fils tissés par une araignée" ajoute Marco Mignoli. "Les galaxies occupent les jonctions des filaments, y croissent, tandis que les flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) de gaz - qui alimentent tant les galaxies que le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson,...) central supermassif - s'écoulent le long des filaments."

Le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) en provenance de cette vaste structure en forme de toile, occupée en son centre par un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...) doté d'une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) supérieure au milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent...) de masses solaires, a été émis alors que l'Univers n'était âgé que de 900 millions d'années. "Notre travail apporte une pièce essentielle au puzzle largement incomplet que constituent la formation et la croissance de ces objets extrêmes et pourtant relativement abondants apparus peu après le Big Bang" affirme Roberto Gilli, co-auteur de l'étude et astronome à l'INAF de Bologne, au sujet des trous noirs supermassifs.

Les tous premiers trous noirs, dont nous pensons qu'ils sont issus de l'effondrement gravitationnel des premières étoiles, ont très certainement grandi très rapidement pour atteindre des masses voisines du milliard de masses solaires au cours des 900 premiers millions d'années de l'Univers. Les astronomes se sont efforcés d'expliquer la croissance si rapide de ces objets en mettant en avant la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on...), à l'époque considérée, de vastes quantités de “carburants pour trous noirs”. La structure nouvellement découverte offre une hypothèse plausible: la “toile d'araignée” et les galaxies piégées en son sein, renferment du gaz en quantités suffisantes pour alimenter le trou noir central et rapidement le transformer en un géant supermassif.

Mais comment se sont formées les toutes premières structures géantes en forme de toile ? Aux dires des astronomes, la présence de vastes halos de matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais...) offrirait un début de réponse à cette question. Ces régions étendues de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) invisible sont censées attirer à elles d'énormes quantités de gaz dans l'Univers primitif. Ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...), le gaz et la matière noire invisible composeraient des structures en forme de toile au sein desquelles les galaxies et les trous noirs pourraient évoluer.

"Notre découverte accrédite l'hypothèse selon laquelle les trous noirs les plus distants et les plus massifs se sont formés et développés au sein d'épais halos de matière noire, dans de vastes structures. L'absence de détection antérieure de telles structures résulte probablement de limites observationnelles" ajoute Colin Norman de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) John Hopkins à Baltimore, Etats-Unis, également co-auteur de l'étude.

Les galaxies détectées aujourd'hui figurent parmi les plus faibles - en terme de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) - que les télescopes actuels sont capables d'observer. Cette découverte a requis des heures (L'heure est une unité de mesure  :) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) au moyen des plus grands télescopes optiques disponibles, parmi lesquels le VLT de l'ESO. Grâce aux instruments MUSE et FORS2 installés sur le VLT à l'Observatoire Paranal de l'ESO dans le désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la...) chilien de l'Atacama, l'équipe a confirmé l'existence d'un lien entre quatre des six galaxies observées et le trou noir. "Nous pensons n'avoir aperçu que la partie émergée de l'iceberg - en d'autres termes, les quelques galaxies détectées à proximité de ce trou noir supermassif ne seraient que les plus brillantes", conclut Barbara Balmaverde, co-auteur de l'étude et astronome à l'INAF de Turin (Turin (Türìn en piémontais - Torino en italien) est une ville, chef-lieu de la...), Italie.

Ces résultats viennent enrichir notre compréhension de la formation et de l'évolution des trous noirs supermassifs ainsi que des vastes structures cosmiques. L'Extremely Large Telescope de l'ESO en cours de construction au Chili, pourra s'appuyer sur les résultats de cette étude et observer de nombreuses autres galaxies de moindre luminosité en périphérie des trous noirs massifs de l'Univers jeune, grâce aux puissants instruments dont il sera doté.
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