Des trous noirs géants pourraient parfois participer à la naissance de nouvelles étoiles au lieu de seulement la freiner.
Au centre de nombreuses galaxies se trouve un trou noir supermassif. Lorsqu’il attire beaucoup de matière, son environnement devient extrêmement lumineux et rejette aussi de l’énergie vers la galaxie. Les astronomes cherchent depuis longtemps à savoir si cette activité empêche le gaz de former des étoiles ou si, dans certaines conditions, elle peut au contraire favoriser leur naissance.
La galaxie NGC 1386 et sa région centrale. En rouge apparaît la formation d’étoiles, en bleu le gaz ionisé par le noyau actif et en jaune les chocs.
Crédit : Peixin Zhu / Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Peixin Zhu et ses collègues ont étudié neuf galaxies proches possédant ce type de trou noir actif. Ils ont utilisé MUSE, un instrument installé sur le Very Large Telescope au Chili. Celui-ci permet d’examiner la lumière provenant de différentes zones d’une galaxie et ainsi de distinguer plusieurs phénomènes qui se superposent dans les images classiques.
Le même agencement apparaît dans les neuf galaxies. Autour du centre, les chercheurs repèrent des anneaux ou des arcs où de nouvelles étoiles se forment. Ils se trouvent à environ 2 600 à 20 000 années-lumière du centre galactique. Plus près du trou noir apparaissent aussi des régions où le gaz subit de violentes perturbations.
Pour comprendre leur origine, il faut regarder ce que fait la matière avant de disparaître vers le trou noir. Une partie forme un disque très chaud et produit un rayonnement intense. De la matière et de l’énergie peuvent aussi repartir vers l’extérieur sous forme de jets ou de vents. En rencontrant le gaz de la galaxie, ces écoulements peuvent provoquer des chocs.
Ces chocs ont été retrouvés dans les neuf galaxies observées. Des observations en rayons X réalisées avec le télescope spatial Chandra confortent cette interprétation.
Le lien avec la naissance d’étoiles demande cependant de la prudence. Les anneaux observés peuvent être produits par la dynamique propre des galaxies, notamment par leur structure centrale. L’étude indique donc que l’activité du trou noir pourrait contribuer à la formation d’étoiles, mais elle ne démontre pas qu’elle crée à elle seule ces anneaux.
Cette distinction compte car l’effet inverse est bien connu : l’énergie libérée près d’un trou noir peut chauffer ou disperser le gaz dont les étoiles ont besoin pour se former. Les nouvelles observations indiquent que le résultat n’est pas toujours identique. Selon l’endroit et la manière dont l’énergie rencontre le gaz, elle pourrait aussi le comprimer et créer des conditions favorables à de nouvelles étoiles.
L’échantillon reste limité à neuf galaxies proches de type Seyfert, choisies notamment parce que des observations détaillées étaient disponibles. Il faudra donc examiner davantage de galaxies pour savoir si cet agencement est fréquent ailleurs. Les chercheurs disposent désormais d’une méthode permettant de séparer plus précisément la lumière des jeunes étoiles, celle du trou noir actif et celle produite par les chocs.