Le trou noir de la Voie Lactée

Après 16 ans d’étude dans les installations de l’ESO, une équipe d’astronomes allemands vient de publier la vue la plus détaillée de notre centre galactique, où se cache un trou noir super massif estimé à 2.3 millions de masses solaire et connu sous le nom Sagittarius A* (Ndr, l’étoile * fait parti de son nom).

Les chercheurs ont pu observer le balais de 28 étoiles qui gravitent autour du trou noir, dont l’étoile S2 qui en 16 ans a fait plus d’un tour autour du monstre sur une orbite très elliptique. L’étude du comportement de ces étoiles donne de précieux renseignements sur les caractéristiques du trou noir, et seule la vision infrarouge permet de percer les grands nuages de matières qui nous séparent du centre galactique.
Pour cela, les chercheurs ont atteint un niveau de précision inégalé, d’environs 300 µarc-seconde, ce qui équivaut à détecter une pièce de 1 € à 10.000 km !! Ces travaux ont également permis de recalculer la distance qui nous sépare du centre galactique, aujourd’hui estimée à 27.000 années lumière.

Reste maintenant à comprendre comment cette trentaine d’étoiles évoluent si proche du monstre. Il est en effet inenvisageable qu’elles se soient formées sur leur orbite actuelle, car jamais les forces gravitationnelles du trou noir ne l’auraient permis. Elles auraient alors migré, mais les chercheurs sont aujourd’hui incapables de savoir d’où. Les études du centre galactique vont donc continuer afin de trouver, peut être, réponse à cette question.

Source ESO

Les trous noirs ne connaissent pas de juste milieu

On connaît actuellement deux types de trous noirs. Les premiers, appelés super massifs, occupent le centre des galaxies avec des masses pouvant atteindre l'équivalent de quelques milliards de Soleil. Les deuxièmes, appelés stellaires, sont issus de l’effondrement d’étoiles très massives et ont des masses de l’ordre de quelques dizaines de masses solaires.

Et entre les deux, rien. Les scientifiques ont bon espoir de dénicher ces trous noirs prévus par la théorie et appelés de masses intermédiaires, entre 1.000 et 10.000 masses solaires, qu’ils pensent dénicher aux centres des amas globulaires (ces concentrations d’étoiles évoluant au sein des galaxies) ou au cœur des galaxies naines.

L’amas globulaire Oméga du Centaure par Spitzer

Seulement voilà, cet espoir semble s’envoler après l’étude approfondi de l’amas globulaire répondant au doux nom de RZ2109 et situé dans la galaxie elliptique NGC 4472 (M49) à environs 60 millions d’années lumière de la Terre. A l’aide du télescope spatial XMM Newton de l’ESA, les astronomes avaient mis en évidence un trou noir très actif en son centre, sans pour autant en déduire sa masse.

Ils ont donc fait appel aux télescopes Keck de 10m installés sur le Manua Kea à Hawaii pour observer l’environnement proche du trou noir. Résultat : sa masse n’excède pas 10 masses solaires, ce qui en fait donc un « petit » trou noir. En fait, si celui-ci avait été de masse intermédiaire, il aurait probablement englouti ou éjecté les étoiles constituant l’amas.

Il en faut plus pour décourager les astronomes qui pensent maintenant orienter leurs recherches vers la périphérie des galaxies comme la notre ou dans les galaxies naines. Une particularité semble cependant se profiler : si ces trous noirs « moyens » existent, ils seraient très rares !

Sources Spitzer / JPL

Les filaments magnétiques de NGC 1275

C’est une énigme qui tracasse les scientifiques depuis bien longtemps : comment se sont formés les longs filaments autour de NGC 1275, et comment peuvent ‘ils garder leurs formes sans s'effondrer sous leur propre masse ou se disloquer sous l’effet des galaxies voisines ? C’est une nouvelle fois grâce au télescope spatial Hubble que les scientifiques on trouvé une explication à cette particularité.

Version HD

La galaxie elliptique géante NGC 1275 héberge en son centre un trou noir super massif. L’intense champ magnétique généré par le trou noir souffle des bulles de matières surchauffées à plusieurs millions de degrés qui sont éjectés bien au-delà de la galaxie. Les filaments sont formés quand le gaz froid du cœur de la galaxie est entraîné dans le sillage des bulles expulsées par le trou noir. En clair, c’est le champ magnétique du trou noir qui permet à ces filaments de conserver cette forme originale.

C’est un des rares effets observables en lumière visible de l’interaction complexe entre le trou noir et son environnement. Les plus grands filaments ont une largeur de 200 années lumière pour 20.000 années lumière de longueur est sont aussi massif qu’un million de Soleil.

Voici une composition de NGC 1275 par Chandra en X (violet), le VLA en radio (rouge) et Hubble en visible.

Version HD

NGC 1275 est située à 230 millions d’années lumière dans la constellation de Persée, au cœur de l’amas galactique du même nom. Elle est la plus proche galaxie géante elliptique de la Terre.

Source Hubble Site

Le trou noir super massif de M81

M81 est une galaxie spirale située à 11,8 millions d’années lumière dans la constellation de la Grande Ourse. Elle fut découverte par l’astronome allemand Johann Elert Bode le 31 décembre 1774, et l’astronome français Pierre Méchain le signala en 1779 à son ami Charles Messier qui l’intégra dans son catalogue sous le numéro 81. Cette galaxie héberge en son centre un trou noir super massif, d’environs 70 millions de masses solaire !

Les dernières études de M81 par le télescope spatial Chandra et cinq télescopes au sol (3 radio et 2 millimétriques), ont révélé que les flux de rayonnements émis par son trou noir central sont de même type que ceux émis par des trous noirs stellaires (issu de la mort d’étoiles super massives).

Ces études ont permis aux chercheurs d'observer une conséquence prévue par la théorie de la Relativité d’Einstein, selon laquelle tous les trous noirs, quelques soit leurs masses et l’origine de leur formation, ont des propriétés semblables lorsqu’on les observe sous différentes longueurs d’ondes.

Ce cliché est une composition d’images prises par : Hubble en visible (vert), Spitzer en infra rouge (rose), Galex en ultra violet (violet) et Chandra en rayon X (bleu).

Source NASA/Chandra

Le plus petit trou noir jamais détecté

Les trous noirs sont les astres les plus denses de l’Univers. Leur densité est telle qu’aucune matière ou rayonnement piégé par leur force gravitationnelle* ne peut s’en échapper, y compris la lumière. On ne peut donc pas les observer directement, leurs présences est mise en évidence grâce aux intenses perturbations qu’ils génèrent autour d’eux. On connaît les trous noirs stellaires issus du déclin des étoiles**, les super massifs, présent au cœur des galaxies et on soupçonne l’existence de trous noirs de « masses intermédiaires ».

Leurs masses oscillent de plusieurs dizaines de masses solaires (Ms) pour les stellaires à quelques milliards de Ms pour les super massifs, pour des diamètres de quelques dizaines ou centaines de km. Des scientifiques de la Nasa viennent de mettre en évidence un trou noir d’une masse équivalente à « seulement » 3,8 Ms, ce qui en fait le trou noir le plus « léger » jamais détecté ! Les équations d’Einstein montrent qu’il doit avoir un diamètre d’une vingtaine de km, c’est donc l’objet le plus petit connu dans l’Univers hors du système solaire.

Ce trou noir fait partie d’un système binaire de la Voie Lactée (étoile + trou noir) situé dans la constellation Ara. Le système, XTE J1650, a détecté en 2001, mais l’étude approfondie du trou noir n’avait jamais été effectuée.

Cette découverte vient renforcer la théorie selon laquelle la « frontière » entre étoile à neutrons** et trou noir se situe entre 1,7 et 2,7 Ms. De plus, connaître précisément cette limite est important en physique fondamentale car elle renseigne sur le comportement de la matière dans les environnements ultra denses.

Source Nasa

* Les trous noirs exercent les mêmes forces gravitationnelles qu’un astre de même masse. Ils disposent cependant d’un « horizon », sorte de limite de non retour.

** Pour faire simple, très simple : le cœur d’une étoile est un réacteur nucléaire qui fonctionne sur le principe de la fusion, quand il a épuisé son carburant, il s’éteint et ne peut plus maintenir sa cohésion. Sous l’effet de sa propre gravité, il s’effondre sur lui-même. Par réaction, ou rebond, l’onde de choc éjecte les couches supérieures de l’étoiles dans l’espace. Le noyau résiduel forme alors un corps compact qui devient, suivant la masse initiale du cœur :

• Une naine blanche pour les plus légers : un corps inerte et « froid » (Cas du Soleil)

• Une étoile à neutrons pour les cœurs jusqu’à environs 2 Ms : un corps chaud et très dense essentiellement composé de neutrons. Certaines sont animées d’une vitesse de rotation phénoménale, tournant sur elle-même plusieurs centaines de fois par secondes en émettant d’intenses rayonnements électromagnétiques : les pulsars

• Un trou noir stellaire pour les cœurs au-delà de 3 Ms