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Le monde des galaxies est un bestiaire assez riche où l'on trouve une grande famille de galaxies possédant une forme spirale. Celles-ci sont généralement constituées d'un disque fin contenant de jeunes étoiles et d'un bulbe central, de forme sphérique, contenant une population importante de vieilles étoiles. Toutefois, certaines de ces galaxies spirales ne possèdent qu'une esquisse de bulbe, voire pas du tout.
Or, si l'on sait maintenant depuis une vingtaine d'années au moins que beaucoup de galaxies ont un trou noir central supermassif de plusieurs millions, et même parfois plusieurs milliards, de masses solaires, les galaxies spirales, au bulbe quasi inexistant, et celles dépourvues de bulbe, ne semblaient pas posséder de trous noirs centraux. Une observation qui, jointe à celle d'une corrélation entre la masse de ces trous noirs et la taille du bulbe les abritant, pointe directement du doigt une liaison entre la genèse d'un trou noir central et celle du bulbe d'une galaxie.
A sa grande surprise, l'équipe de l'astronomeastronome Shobita Satyapal a découvert pas moins de 7 trous noirs galactiques au sein d'un échantillon de 32 galaxies spirales plates et dépourvues de bulbe.
Une image d'artiste d'une galaxie spirale vue en tranche et sans bulbe. Derrière, une autre galaxie plate mais avec un bulbe important et lumineux. Crédit : Nasa/JPL-Caltech
Comment une telle population de trous noirs massifs a-t-elle pu passer inaperçue jusqu'à maintenant ? Parce que les trous noirs détectés par SpitzerSpitzer sont entourés d'un épais manteaumanteau de poussières laissant difficilement passer le rayonnement visible. Or, le rayonnement infrarougeinfrarouge traverse lui facilement les nuagesnuages de poussières dans l'UniversUnivers, et Spitzer a précisément été conçu pour observer à cette longueur d'ondelongueur d'onde ce qui se cache au cœur de ce genre de nuages.
Trahie par les atomes de néon
Ce que l'équipe d'astronomes a en fait observé, ce sont les raies spectralesraies spectrales associées à des atomesatomes de néonnéon fortement ionisés. Seul le rayonnement intense produit par du gazgaz chutant en direction d'un trou noir massif peut être responsable de la formation de ce genre d'atomes ionisés. Si les astronomes ne sont pas encore en mesure d'estimer la masse précise de ces trous noirs, la signature de leur présence au centre de certaines galaxies spirales sans bulbe n'en est pas moins bien réelle.
Comment comprendre alors la formation d'un trou noir massif, si celui-ci n'est pas en relation directe avec la taille et la masse d'un bulbe ? Cela entre en contradiction non seulement avec les observations mais aussi avec les simulations numériquessimulations numériques retrouvant bel et bien une corrélation entre la croissance d'un trou noir central et celle du bulbe.
Shobita Satyapal et ses collègues ont alors formulé une hypothèse plausible. De même que 90 % de la masse d'une galaxie se trouverait sous la forme de matière noirematière noire, le véritable facteur déterminant l'apparition d'un trou noir central ne serait pas la taille d'un bulbe de matière visible mais la quantité de matière noire se trouvant peut-être au cœur des galaxies. Une hypothèse qui reste à confirmer. Espérons d'ailleurs que le LHC, qui devrait commencer à fonctionner cette année, aidera à y voir plus clair en produisant directement des particules de matière noire.
