Chaque grande galaxie a-t-elle un trou noir central?

L'idée dominante est que la plupart des grandes galaxies contiennent de gros trous noirs, dont la majorité dorment après une jeunesse sauvage.

Par David J. Eicher  | Publication: lundi 1 juillet 2019

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CEINTURE COSMIQUE. Un trou noir affamé au centre de la galaxie NGC 4438 souffle des bulles de gaz chaudes dans l'espace dans cette image du télescope spatial Hubble. Les bulles apparaissent lorsque le trou noir consomme des matières qui y tombent. 

NASA / Jeffrey Kenney / Elizabeth Yale

Au début des années 1960, l'astronome Maarten Schmidt du California Institute of Technology a fait une découverte révolutionnaire. En regardant plusieurs étoiles qui étaient étrangement brillantes aux longueurs d'onde radio, Schmidt a obtenu un spectre de «l'étoile» 3C 273 et a trouvé sa distance extrêmement grande. Ce n'était pas du tout une étoile, mais un objet éloigné, extraordinairement énergétique qui ressemblait à une étoile - un objet quasi-stellaire, ou quasar.

MONSTRES CACHÉS. Des galaxies lointaines imagées dans le champ GOODS du télescope spatial Hubble (un champ profond spécial) révèlent des galaxies massives dans les deux images de gauche; les homologues de droite montrent la lueur de puissants trous noirs révélés par le télescope spatial Spitzer.

NASA / ESA / AM Koekemoer / M. Dickinson / l'équipe GOODS

Pendant de nombreuses années, le mystère de la nature exacte des quasars n'a pas été résolu. Ils déroutaient les astronomes à chaque tournant. Leurs raies spectrales ont été décalées d'une quantité incroyable vers l'extrémité rouge du spectre; en raison de leur grande luminosité, ils doivent représenter les objets les plus brillants de l'univers, ont déduit les astronomes. Mais qu'est-ce qui pourrait causer une telle effusion d'énergie, apparemment si tôt dans l'histoire du cosmos?

Le premier quasar identifié, 3C 273, se trouve dans la constellation de la Vierge à 2 milliards d'années-lumière. Mais à cette distance énorme, il brille toujours suffisamment pour être vu avec des télescopes amateurs dans l'arrière-cour. Comment un objet ressemblant à une étoile pourrait-il produire plusieurs milliers de fois la totalité de l'énergie produite par la galaxie de la Voie lactée? 

Curieusement, les astronomes ont constaté que ces objets varient leur rendement lumineux au cours des mois, voire des jours, ils devaient donc être des objets relativement petits également. Alors que les recherches de quasars prenaient de l'ampleur, les astronomes en trouvèrent beaucoup plus. Ils ont trouvé de nombreux objets en forme d'étoiles avec des couleurs différentes de celles des étoiles et des sources ponctuelles associées à l'émission de rayons X ou à une forte sortie radio.

EN ATTENTE DE DÉJEUNER. Un trou noir de 300 millions de masse solaire se trouve dans la galaxie elliptique NGC 7052. Cette image Hubble montre la bande de poussière épaisse et sombre de la galaxie, qui entoure le trou noir. Dans plusieurs milliards d'années, le trou noir avalera cette caractéristique.

Roeland P. Van Der Marel / Frank C. Van Den Bosch

Aujourd'hui, 60 ans après la découverte du 3C 273, les derniers catalogues contiennent plus de 180 000 quasars, grâce à des levés systématiques comme le Sloan Digital Sky Survey. 

Des années après le puzzle des quasars, à la fin des années 1970 et 1980, les astronomes ont commencé à comprendre ce que pouvaient être ces objets. Les quasars s'inscrivent dans une classification d'un grand nombre d'objets apparentés appelés noyaux galactiques actifs ou AGN. Maintenant, les astronomes se rendent compte que, clairement, tous les types de galaxies actives - quasars, galaxies Seyfert, objets BL Lacertae, radio galaxies et autres entités étranges - ont une chose en commun: elles sont toutes entraînées par de puissants trous noirs centraux. Le matériau tombant dans un trou noir du moteur central - étoiles, gaz et poussière - est rapidement filé et crée des jets de rayonnement puissants qui produisent la sortie incroyable que nous voyons comme un quasar. 

Plus récemment, dans les années 1990, les astronomes ont réalisé que les AGN sont vraiment des nuances différentes de la même créature, certains apparaissant comme des animaux différents en raison d'orientations différentes de notre ligne de vue ainsi que d'autres différences géométriques. De plus, les données du télescope spatial Hubble ont continué à faire apparaître un grand nombre de trous noirs monstres au centre de nombreuses galaxies - même des galaxies «normales» comme la galaxie d'Andromède et la Voie lactée. Bientôt, une image générale a émergé de la façon dont les quasars et les trous noirs s'intègrent dans le cosmos.

UNE TAILLE NE CONVIENT PAS À TOUS. Le cœur de quatre galaxies elliptiques massives montre que plus le bulbe central d'une galaxie est massif, plus son trou noir est massif. Les images en noir et blanc à gauche montrent les galaxies; des gros plans pris avec le télescope spatial Hubble remplissent la colonne du milieu. La colonne de droite illustre les masses correspondantes des trous noirs. 

NASA / Karl Gebhardt

L'idée est venue que la plupart des galaxies autres que les nains ont des trous noirs centraux. L'idée est que les «graines» du trou noir ont soit attiré la matière dans la formation de galaxies, soit se sont formées au sein de jeunes galaxies et ont agi comme des moteurs puissants et affamés dans le premier univers. Cette action a produit des quasars et explique pourquoi la plupart des quasars sont extrêmement éloignés. Alors que le trou noir «mangeait» de plus en plus de matière provenant des centres des galaxies, il leur restait peu de carburant pour se régaler à proximité, alors ils se calmèrent lentement. La plupart des galaxies de l'univers récent ont des géants endormis en leur centre.

Les géants endormis peuvent cependant se réveiller. Lorsque des interactions avec d'autres galaxies, des explosions d'étoiles ou des nuages ​​de gaz tombant au centre des galaxies «réveillent» les trous noirs centraux, elles peuvent à nouveau éclater avec une explosion d'énergie. Cela explique AGN dans l'univers proche. La notion dominante est donc que la plupart des grandes galaxies contiennent de grands trous noirs, dont la majorité dorment après une jeunesse sauvage.

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/greatest-mysteries/2019/07/30-does-every-big-galaxy-have-a-central-black-hole?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR2nMwuQKVJ_SYEjays6WWPL6htRY6BFzAG4LJm5VrnoMESaTOOd6tEFqco