Trou noir : un chaînon manquant spatial mis en évidence

Le chaînon manquant spatial, c’est ce point lumineux bleu, en haut à gauche du bulbe galactique. Un trou noir intermédiaire entre le trou noir qui se forme après la mort d’une étoile massive et le trou noir supermassif que l’on trouve au centre de la plupart des galaxies.

Représentation artistique de la source X, nommée HLX-1 (point lumineux bleu en haut à gauche du bulbe galactique). Elle est située dans la périphérie de la galaxie spirale ESO 243-49. HLX-1 est le candidat le plus solide détecté à ce jour, appartenant à la classe, si longtemps recherchée des trous noirs de masse intermédiaire. © Heidi Sagerud.

Représentation artistique de la source X, nommée HLX-1 (point lumineux bleu en haut à gauche du bulbe galactique). Elle est située dans la périphérie de la galaxie spirale ESO 243-49. HLX-1 est le candidat le plus solide détecté à ce jour, appartenant à la classe, si longtemps recherchée des trous noirs de masse intermédiaire. © Heidi Sagerud.

Cette observation a été faite par une équipe internationale menée par des chercheurs du Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements de Toulouse (France). Cette première a été réalisée grâce à des observations du satellite XMM-Newton de l’ESA, elle fait l’object d’une publication dans le magazine Nature datée du 2 juillet 2009.

Il existe plusieurs types de trous noirs

Les astrophysiciens ont montré qu’il existe deux types de trous noirs : les trous noirs supermassifs au centre des galaxies, de plusieurs millions à plusieurs milliards de masses solaires ; et les trous noirs de masse stellaire, de 3 à 20 masses solaires, qui sont les restes des étoiles massives.

Peut-il y avoir des trous noirs de masse intermédiaire, d’une centaine de masses solaires à quelques centaines de milliers de masses solaires ? Ces trous noirs de masse intermédiaire pourraient-ils, en s’agglomérant, former les trous noirs supermassifs du centre des galaxies ? Ces questions jusqu’à présent restaient sans réponse car aucun trou noir de masse intermédiaire n’avait été clairement identifié.

Une équipe internationale menée par des chercheurs du Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements (INSU-CNRS, Université Paul Sabatier) a analysé des données du satellite XMM-Newton, l’observatoire spatial en rayons X de l’Agence Spatiale Européenne et détecté une source dont l’émission en rayons X semblait être celle d’un trou noir. Cette source baptisée HLX-1 se situe dans la périphérie de la galaxie ESO 243-49, à 290 millions d’années-lumière de nous. Sa luminosité en rayons X est exceptionnelle : à peu près 260 millions de fois la luminosité totale du Soleil. Mais sa position excentrée exclut qu’elle soit associée au noyau central de la galaxie.

XMM-Newton

Grâce à deux observations effectuées le 23 novembre 2004 et le 28 novembre 2008 avec XMM-Newton, l’équipe a montré qu’HLX-1 était variable, ce qui permet d’exclure qu’elle soit la superposition de multiples sources X. La luminosité extrême, ainsi que les propriétés de l’émission X observée ne peuvent alors s’expliquer que par la présence d’un trou noir d’une masse supérieure à 500 masses solaires. Ceci fait d’HLX-1 le candidat le plus solide détecté à ce jour de la classe si longtemps recherchée des trous noirs de masse intermédiaire.

Une étape essentielle dans la compréhension de la formation des trous noirs

Les trous noirs supermassifs sont omniprésents au centre des galaxies ; notre Galaxie, la Voie lactée, n’échappe pas à la règle. Pourtant leur mécanisme de formation est encore une question ouverte. La découverte d’HLX-1 constitue donc une étape essentielle qui permettra de mieux comprendre si, et comment, les trous noirs de masse intermédiaire jouent un rôle dans la formation des trous noirs supermassifs.


Référence :
Article :
An intermediate-mass black hole of over 500 solar masses in the galaxy ESO 243-49
Auteurs : Sean A. Farrell, Natalie A. Webb, Didier Barret, Olivier Godet & Joana M. Rodrigues
Journal de publication : Nature
DOI : 10.1038/nature08083

Source : CNRS-INSU

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