Ces « bébés » trous noirs se comportent de façon déconcertante

Des « bébés » trous noirs au comportement surprenant viennent d’être identifiés par des scientifiques. La lumière de leurs galaxies semble comme « rebondir » de façon inattendue, ont détaillé ces astronomes dans The Conversation le 4 février 2021. Leur étude, publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, est accessible en version prépubliée sur arXiv.

Comme ils l’expliquent dans The Conversation, les scientifiques savent bien que les galaxies, de vastes ensembles composés de gaz, de poussières et d’étoiles, peuvent émettre une quantité de lumière qui varie. Ces variations sont néanmoins lentes et régulières. Ici, les auteurs ont repéré une population de galaxies qui ne se comportait pas comme ça : au contraire, leur lumière est changeante, sur des laps de temps brefs (quelques années à peine).

Pour aller plus loin

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

On estime que la plupart des grandes galaxies possèdent, en leur centre, un trou noir supermassif. Ils peuvent être actifs : cela signifie qu’ils agglomèrent de la matière, rassemblée dans un anneau épais, qu’on appelle disque d’accrétion. Cette matière tourne très vite autour du trou noir, quasiment à la vitesse de la lumière. Des jets peuvent alors se former de part et d’autre de l’axe de rotation du trou noir, formant des sortes de lobes. Lorsque de telles galaxies émettent un puissant rayonnement radioélectrique, on parle de radiogalaxie (une catégorie de galaxies actives).

Hercules A, exemple d'une radiogalaxie.

Source : Wikimedia/CC/NASA, ESA, S. Baum and C. O'Dea (RIT), R. Perley and W. Cotton (NRAO/AUI/NSF), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)(image recadrée)

Les scientifiques ont utilisé le relevé GLEAM (pour « Galactic and Extra-Galactic All-Sky MWA Survey »), qui consiste en l’exploration de 300 000 sources extragalactiques par le radiotélescope MWA (Murchison Widefield Array, en Australie). D’après ces données, les radiogalaxies jeunes apparaissent en bleu (elles sont lumineuses dans des fréquences radio élevées), tandis que les plus âgées apparaissent en rouge (elles sont lumineuses dans des fréquences radio basses). Sur un ensemble de 21 000 radiogalaxies, 554 « bébés » radiogalaxies ont été repérées. 123 d’entre elles présentaient une luminosité étonnante, comme si elles scintillaient.

Trois scénarios envisagés

Les variations observées sont telles que les scientifiques se  sont demandés s’ils voyaient bien des galaxies si jeunes que cela. Pour les chercheurs, trois explications sont envisageables :

• L’effet de scintillement serait expliqué par le fait que la lumière des galaxies a traversé la Voie lactée avant de nous parvenir. La lumière aurait été déformée par le gaz et la poussière présents dans notre propre galaxie,
• Les chercheurs sont peut-être en train de voir des blazars, un type de radiogalaxie, dont les jets (lorsqu’ils sont orientés vers la Terre) peuvent faire varier la luminosité observée (sur des échelles de temps brèves).
• Dernière option : les scientifiques verraient les « rots » émis par les trous noirs géants : ces trous noirs peuvent renvoyer des particules qui forment des amas, qui bougent lentement le long des jets. On les observe d’abord dans le bleu, puis le rouge.

Les scientifiques n’ont pas trouvé l’origine du phénomène, mais soupçonnent en tout cas que les radiogalaxies pourraient être plus dynamiques qu’on le croyait. « Un suivi à long terme et des campagnes de suivi spécifiques sont recommandés pour tester les hypothèses présentées », écrivent les chercheurs. Le déploiement futur du SKA (Square Kilometre Array), un radiotélescope géant en Afrique du Sud et Australie, pourrait aider à en savoir davantage, mais il faudra encore patienter : il ne devrait être mis en fonctionnement qu’en 2028.