Les trous noirs supermassifs peuvent perturber la formation des étoiles dans les galaxies naines. Trois astrophysiciennes de l’université de Californie à Riverside ont fait cette découverte, présentée le 11 octobre 2019 dans la revue The Astrophysical Journal (une prépublication de leur étude est consultable ici).
On sait déjà que les trous noirs supermassifs et leurs galaxies hôtes fonctionnent en « tandem », unis par des liens étroits. « Nos découvertes indiquent que leurs effets [ndlr : des trous noirs] peuvent être tout aussi dramatiques, voire encore plus dramatiques, dans les galaxies naines de l’univers », résume Gabriela Canalizo, professeure de physique et d’astronomie et co-autrice de l’étude, citée dans un communiqué annonçant la découverte.
Une simulation d'un trou noir supermassif.
Source : Jordy Davelaar et al./Radboud University/BlackHoleCam (photo recadrée)Que sait-on des liens entre les galaxies naines et les trous noirs ?
Les galaxies naines sont de taille relativement modeste : elles possèdent entre 100 millions et plusieurs milliards d’étoiles, soit bien moins que les 400 milliards que pourrait contenir la Voie lactée. On sait que des trous noirs supermassifs peuvent se trouver au centre des galaxies naines, même si c’est plutôt inhabituel. La communauté scientifique estime qu’il existe un trou noir supermassif au centre de chaque grande galaxie (pour la Voie lactée, il s’agit de Sagittarius A*). Dans le cas des galaxies naines, les scientifiques n’ont aucune certitude sur le fait qu’elles abritent forcément un trou noir central. Néanmoins, « des trous noirs sont connus pour peupler le centre d’au moins quelques galaxies naines », écrivent les autrices de l’étude.
Quels effets produisent de tels trous noirs sur les galaxies naines ? Il existe des « preuves indirectes » que ces objets célestes perturbent la formation d’étoiles dans les galaxies, rappellent les scientifiques. Leurs travaux vont plus loin car elles présentent « la première détection directe de l’impact du noyau actif de galaxie sur la cinématique [ndlr : les mouvements] à grande échelle et le contenu gazeux dans les galaxies naines ». Les scientifiques observent que le processus de formation d’étoiles est perturbé dans plusieurs galaxies naines.
Elles montrent l’existence de vents puissants, qui semblent poussés par les trous noirs supermassifs logés dans ces petites galaxies. « Les vents étaient plus forts que ce que nous avions anticipé », a commenté Gabriela Canalizo dans le communiqué. La façon dont ils sont expulsés par le trou noir paraît diminuer le nombre de naissances d’étoiles.
Les galaxies naines qui émettent des vents étudiées par les chercheuses.
Source : SDSS. (image recadrée et modifiée)Des vents puissants émis dans 6 galaxies différentes
Pour faire ces observations, les autrices ont utilisé le Sloan Digital Sky Survey (SDSS), une carte en trois dimensions très détaillée de l’univers. Ce relevé, qui a commencé en 2000, utilise un télescope installé à l’observatoire d’Apache Point, au Nouveau-Mexique (États-Unis). Grâce à ces données, les scientifiques ont travaillé sur un échantillon de 50 galaxies naines. Les caractéristiques de 29 d’entre elles paraissent montrer la présence de trous noirs en leur centre. Sur ces 29 groupes d’étoiles, les autrices ont mis en évidence la présence des vents émis par les trous noirs très actifs dans 6 galaxies. En utilisant l’observatoire W. M. Keck d’Hawaï, les chercheuses ont pu étudier les propriétés de ces vents et démontrer qu’ils peuvent avoir une influence sur le taux de formation des étoiles dans les galaxies naines.
Les galaxies naines ont sans doute bien d’autres choses à nous apprendre : grâce à elles, les scientifiques peuvent avoir une idée de ce à quoi ressemblait l’univers jeune. Les galaxies naines peuvent aussi avoir des liens avec de plus grandes galaxies : on sait désormais que la Voie lactée a probablement dérobé plusieurs galaxies naines satellites au Grand Nuage de Magellan.
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