Les scientifiques pensent qu'un trou noir supermassif se cache au centre de pratiquement toutes les galaxies de l'univers, avec une masse qui est des millions ou des milliards de fois celle du Soleil et dont l'immense force de gravité est responsable de maintenir toutes les étoiles ensemble. Cependant, le cœur de l'amas de galaxies Abell 2261, situé à environ 2.7 milliards d'années-lumière de la Terre, semble casser la théorie. Là, les règles de l'astrophysique indiquent qu'il devrait y avoir un énorme monstre compris entre 3,000 100,000 et XNUMX XNUMX millions de masses solaires, comparable au poids de certains des plus gros monstres connus. Cependant, autant que les chercheurs recherchent sans cesse, il n'y a aucun moyen de le trouver. Les dernières observations de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et du télescope spatial Hubble ne font que plonger dans le mystère.
En utilisant les données Chandra obtenues en 1999 et 2004, les astronomes avaient déjà recherché dans le centre d'Abell 2,261 XNUMX signes d'un trou noir supermassif. Ils recherchaient du matériel surchauffé en tombant dans le trou noir et produisant des rayons X, mais ils n'ont pas détecté une telle source.
Expulsé après une fusion
Maintenant, avec de nouvelles et plus longues observations de Chandra obtenues en 2018, une équipe dirigée par Kayhan Gultekin de l'Université du Michigan a mené une recherche plus approfondie du trou noir au centre de la galaxie. Ils ont également envisagé une explication alternative, dans laquelle le trou noir a été éjecté après la fusion de deux galaxies, chacune avec son propre trou, pour former la galaxie observée.
Lorsque les trous noirs fusionnent, ils produisent des ondes dans l'espace-temps appelées ondes gravitationnelles. Si le grand nombre d'ondes gravitationnelles générées par un tel événement était plus fort dans une direction que dans une autre, la théorie prédit que le nouveau trou noir, encore plus massif, aurait été envoyé à pleine vitesse depuis le centre de la galaxie dans la direction opposée. C'est ce qu'on appelle un trou noir en retrait.
Les astronomes n'ont trouvé aucune preuve définitive de recul des trous noirs et on ne sait pas si les supermassifs se rapprochent suffisamment les uns des autres pour produire des ondes gravitationnelles et fusionner. Jusqu'à présent, ils n'ont vérifié que les effondrements d'objets beaucoup plus petits. Trouver un plus grand recul encouragerait les scientifiques à rechercher des ondes gravitationnelles issues de la fusion de trous noirs supermassifs.
Signaux indirects
Les scientifiques pensent que cela aurait pu se produire au centre d'Abell 2261 par deux signes indirects. Premièrement, les données des observations optiques de Hubble et du télescope Subaru révèlent un noyau galactique, la région centrale où le nombre d'étoiles dans la galaxie a une valeur maximale, beaucoup plus grande que prévu, pour une galaxie de sa taille. Le deuxième signe est que la concentration d'étoiles la plus dense de la galaxie est à plus de 2,000 années-lumière du centre, étonnamment éloignée.
Lors d'une fusion, le trou noir supermassif de chaque galaxie s'enfonce vers le centre de la galaxie nouvellement fusionnée. S'ils sont maintenus ensemble par la gravité et que leur orbite commence à rétrécir, les trous noirs devraient interagir avec les étoiles environnantes et les expulser du centre de la galaxie. Cela expliquerait le grand noyau d'Abell 2261.
La concentration décentrée d'étoiles peut également avoir été causée par un événement violent tel que la fusion de deux trous noirs supermassifs et le recul ultérieur d'un seul trou noir plus grand.
Aucune trace dans les étoiles
Bien qu'il y ait des indications qu'une fusion de trous noirs a eu lieu, ni les données Chandra ni les données Hubble n'ont montré de preuve du trou noir lui-même. Les chercheurs avaient précédemment utilisé Hubble pour rechercher un groupe d'étoiles qui auraient pu être emportées par un trou noir en retrait. Ils ont étudié trois amas près du centre de la galaxie et ont examiné si les mouvements des étoiles dans ces amas sont suffisamment élevés pour suggérer qu'ils contiennent un trou noir de 10 milliards de masse solaire. Aucune preuve claire n'a été trouvée pour un trou noir dans deux des groupes et les étoiles dans l'autre étaient trop faibles pour produire des conclusions utiles.
Ils ont également étudié précédemment les observations d'Abell 2261 avec Karl G. Jansky Very Large Array de NSF. Une émission radio détectée près du centre de la galaxie suggérait que l'activité d'un trou noir supermassif s'était produite il y a 50 millions d'années, mais cela n'indique pas que le centre de la galaxie contient actuellement un tel trou noir.
Ils se sont ensuite dirigés vers Chandra pour rechercher du matériel qui avait surchauffé et produit des rayons X alors qu'il tombait dans le trou noir. Alors que les données ont révélé que le gaz chaud le plus dense n'était pas au centre de la galaxie, il n'a été montré ni au centre de l'amas ni dans aucun des amas d'étoiles. Les auteurs ont conclu que soit il n'y a pas de trou noir à aucun de ces endroits, soit qu'il attire trop lentement la matière pour produire un signal radiographique détectable.
Le mystère de l'emplacement de ce gigantesque trou noir continue. Bien que la recherche ait échoué, les astronomes espèrent que le télescope spatial James Webb pourra révéler sa présence. Si Webb ne peut pas le trouver, alors la meilleure explication est que le trou noir s'est assez éloigné du centre de la galaxie.
