Où a bien pu passer ce trou noir géant ? Le mystère reste entier

Malgré des recherches minutieuses, les astronomes ne trouvent aucune trace d’un trou noir géant. L’ « objet » céleste devrait logiquement se trouver dans une galaxie située au cœur de l’amas de galaxies Abell 2261, à 2,7 milliards d’années-lumière de la Terre. Pourtant, aucun indice de sa présence n’a pu être repéré, expliquent des scientifiques dans une étude, acceptée pour publication dans AAS Journal, relayée le 17 décembre 2020 sur le site de l’observatoire de rayons X Chandra.

« La galaxie la plus brillante de l’amas de galaxies Abell 2261 est peut-être le meilleur endroit pour rechercher un trou noir supermassif central en recul ou éjecté », constatent les auteurs de l’étude. Même si tout pourrait porter à croire que cette galaxie a dû, par le passé, connaître une fusion passée entre deux trous noirs supermassifs, aucune preuve d’un tel événement n’est cependant présente dans les observations.

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Qu’est-ce qu’un trou noir ?

Un colosse de 3 à 100 milliards de masses solaires porté disparu

En général, on estime que la plupart des grandes galaxies contiennent en leur centre un trou noir. Pour la Voie lactée, il s’agit de Sagittarius A* (un peu plus de 4 millions de masses solaires). Pour la galaxie au cœur d’Abell 2261, on s’attendrait à observer les signes montrant la présence d’un trou noir dont la masse est estimée entre 3 et 100 milliards de fois celle du Soleil. Bien souvent, la masse du trou noir central correspond à la masse de la galaxie, c’est pourquoi on pourrait imaginer que la galaxie au centre d’Abell 2261 contienne un trou noir gigantesque.

L'amas Abell 2261 vu par Hubble en 2011.

Source : Wikimedia/CC/Nasa, HST (photo recadrée)

La zone a été étudiée à l’aide de deux télescopes spatiaux de la Nasa, l’observatoire de rayons X Chandra et Hubble. Des recherches avaient déjà été menées à partir de données obtenues par Chandra entre 1999 et 2004 pour tenter de découvrir des indices de la présence d’un trou noir. Les nouvelles observations, mobilisées dans l’étude récente, ont été obtenues en 2018.

Et si ce géant avait reculé ?

« Les propriétés de la galaxie la plus brillante de l’amas d’Abell 2261 brossent un tableau d’un binaire massif qui aurait existé à un moment donné », écrivent les scientifiques. Les observations ont montré que le noyau de la galaxie est bien plus grand que prévu, par rapport à la taille de la galaxie. En outre, la plus dense concentration d’étoiles de la galaxie est située à 2 000 années-lumière du centre, ce qui est très loin.

Une hypothèse, qui expliquerait de telles caractéristiques, a été soulevée : celle que le trou noir ait été éjecté du centre de sa galaxie. L’événement pourrait être le résultat d’une fusion de deux galaxies, et des trous noirs centraux de chacune d’elles. On sait qu’une fusion de trous noirs produit des ondes gravitationnelles. On pourrait imaginer que la quantité d’ondes émises lors de l’événement soit plus forte dans une direction qu’une autre. En théorie, le nouveau trou noir formé pourrait être « en recul », c’est-à-dire qu’il se serait éloigné du centre de la galaxie (dans la direction opposée à celle des ondes plus importantes). Pour l’heure, on ne dispose cependant d’aucune preuve que ce recul des trous noirs est possible. Par ailleurs, les astronomes n’ont travaillé que sur des fusions de trous noirs bien moins massifs.

Concernant ce trou noir qui semble manquer à l’appel, les scientifiques concluent qu’il est soit inexistant, ou soit qu’il absorbe si lentement de la matière qu’aucun signal ne peut être détecté. Le futur télescope James Webb pourra peut-être aider à résoudre le mystère, car s’il s’avérait incapable de voir le trou noir, l’hypothèse de son recul serait encore plus plausible.