Des astrophysiciens à la recherche du deuxième trou noir supermassif le plus proche

Le trou noir supermassif, étiqueté Leo I *, a été proposé pour la première fois par une équipe indépendante d’astronomes fin 2021. L’équipe a remarqué que les étoiles prenaient de la vitesse à l’approche du centre de la galaxie – preuve d’un trou noir – mais directement en imagerie l’émission du trou noir n’était pas possible.

Maintenant, les astrophysiciens du CfA Fabio Pacucci et Avi Loeb suggèrent une nouvelle façon de vérifier l’existence du trou noir supermassif ; leur travail est décrit dans une étude publiée aujourd’hui dans le Lettres du journal astrophysique.

“Les trous noirs sont des objets très insaisissables, et parfois ils aiment jouer à cache-cache avec nous”, explique Fabio Pacucci, auteur principal de l’étude Lettres ApJ étude. “Les rayons de lumière ne peuvent pas s’échapper de leurs horizons d’événements, mais l’environnement qui les entoure peut être extrêmement brillant – si suffisamment de matière tombe dans leur puits gravitationnel. Mais si un trou noir n’accumule pas de masse, il n’émet pas de lumière et devient impossible à trouver avec nos télescopes.”

C’est le défi avec Leo I – une galaxie naine si dépourvue de gaz disponible pour accréter qu’elle est souvent décrite comme un “fossile”. Alors, va-t-on renoncer à tout espoir de l’observer ? Peut-être pas, disent les astronomes.

“Dans notre étude, nous avons suggéré qu’une petite quantité de masse perdue par les étoiles errant autour du trou noir pourrait fournir le taux d’accrétion nécessaire pour l’observer”, explique Pacucci. “Les vieilles étoiles deviennent très grosses et rouges – nous les appelons des étoiles géantes rouges. Les géantes rouges ont généralement des vents forts qui transportent une fraction de leur masse dans l’environnement. L’espace autour du Lion I* semble contenir suffisamment de ces étoiles anciennes pour faire c’est observable.”

“Observer Leo I* pourrait être révolutionnaire”, déclare Avi Loeb, co-auteur de l’étude. “Ce serait le deuxième trou noir supermassif le plus proche après celui au centre de notre galaxie, avec une masse très similaire mais hébergé par une galaxie mille fois moins massive que la Voie lactée. Ce fait remet en question tout ce que nous savons sur comment les galaxies et leurs trous noirs supermassifs centraux co-évoluent. Comment un bébé aussi surdimensionné a-t-il fini par naître d’un parent mince ?”

Des décennies d’études montrent que la plupart des galaxies massives hébergent un trou noir supermassif en leur centre et que la masse du trou noir représente un dixième de pour cent de la masse totale du sphéroïde d’étoiles qui l’entoure.

“Dans le cas du Lion I”, poursuit Loeb, “nous nous attendrions à un trou noir beaucoup plus petit. Au lieu de cela, Leo I semble contenir un trou noir de quelques millions de fois la masse du Soleil, similaire à celui hébergé par la Voie lactée. . C’est passionnant parce que la science progresse généralement le plus lorsque l’inattendu se produit.”

Alors, quand peut-on s’attendre à une image du trou noir ?

“Nous n’en sommes pas encore là”, déclare Pacucci.

L’équipe a obtenu du temps de télescope sur l’observatoire spatial Chandra X-ray et le radiotélescope Very Large Array au Nouveau-Mexique et analyse actuellement les nouvelles données.

Pacucci dit: “Leo I * joue à cache-cache, mais il émet trop de radiations pour rester longtemps non détecté.”