Un trou noir expulsé de sa galaxie !

Stefanie Komossa, du Max PlanckMax Planck Institute for extraterrestrial Physics, avait déjà mis en évidence les étapes préalables à la fusion de deux trous noirs, bien que l'événement lui-même n'ait pu être observé. Aujourd'hui, elle et son équipe viennent de détecter un gigantesque trou noir en train de s'échapper de sa galaxie. Les résultats de cette observation seront publiés plus en détails dans la livraison du 10 mai d'Astrophysical Journal Letters.

Une bonne partie des galaxies abritant un trou noir en leur centre, il existe une forte probabilité que, lorsque deux d'entre elles entrent en collision, deux trous noirs soient amenés à passer très près l'un de l'autre.

Quand cet événement survient, plusieurs possibilités existent. Les deux trous noirs peuvent se satelliser l'un autour de l'autre et rester ainsi, à la façon des étoiles binairesbinaires. Il est cependant envisageable que, suite à diverses réactions de gravitation avec des étoiles environnantes ou de la poussière interstellairepoussière interstellaire, il y ait perte du moment angulairemoment angulaire entraînant un rapprochement progressif de leurs orbitesorbites et, à terme, le contact et la fusion des deux trous noirs.

Exemple de collision. Les deux émissions de direction opposée partant du centre de la radiogalaxie double NGC326 semblent avoir brusquement changé de direction. Les astrophysiciens imputent cet événement à la collision de deux trous noirs. Les jets se dirigeaient initialement vers 10 h et 4 h. Ils ont maintenant pris la direction de 2 h et 8 h. Crédit : National Radio Astronomy Observatory / AUI, observers Murgia et al.; STScI

Cette fusion entraîne le dégagement brutal d'une quantité phénoménale d'énergieénergie sous la forme d'ondes gravitationnellesondes gravitationnelles. Mais celles-ci étant émises dans une direction préférentielle, le trou noir reçoit, par réaction, une impulsion dans la direction opposée. Suivant les simulations, celle-ci est capable de le propulser à plusieurs milliers de kilomètres par seconde, et de fait, le trou noir observé par Komossa et son équipe est animé d'une vitessevitesse de fuite de 2.650 kilomètres par seconde. « La force d'attraction de la galaxie entière est incapable de retenir un objet s'éloignant à une telle vitesse, et le trou noir fonce définitivement vers l'espace intergalactique », explique Stefanie Komossa.

Evolution galactique

Ces collisions et ces fusions devraient laisser de nombreux trous noirs solitaires, ainsi que des galaxies sans trou noir, en quelque sorte dénoyautées.

Mais détecter les trous noirs est une gageure. Leur force d'attraction piège toutes les ondes électromagnétiquesondes électromagnétiques, y compris la lumièrelumière, qui ne peut s'en échapper. D'où l'origine de l'adjectif "noir". Ils ne peuvent être mis en évidence qu'indirectement, en observant leur effet sur la matièrematière environnante, ce qui n'est possible actuellement que dans les galaxies proches de la nôtre, aussi la recherche d'un trou noir au centre d'une galaxie lointaine, de loin les plus nombreuses, reste hasardeuse.

Les évolutions des galaxies et des trous noirs sont intimement liée, aussi les processus de séparationséparation et leurs effets respectifs constituent une voie de recherche prometteuse pour l'avenir.

Les simulations sur ordinateurordinateur montrent que lors d'une fusion, le nouveau trou noir n'émet pas nécessairement assez d'énergie sous la forme d'ondes gravitationnelles pour être expulsé de la galaxie. Dans ce cas, il se met à osciller autour du centre de gravitégravité du noyau. Les simulations les plus récentes ont montré que les orbites stellaires s'ajustent alors sur ce mouvementmouvement de yo-yo, entraînant toute une suite de modifications dans la structure de la galaxie.