Image Hubble à partir d'un échantillon de 20 quasars à proximité. Crédit d'image: NASA / ESA / ESO Cliquez pour agrandir
La détection d'un trou noir super-massif sans une galaxie «hôte» massive est le résultat surprenant d'une grande étude Hubble et VLT sur les quasars.
Il s'agit de la première découverte convaincante d'un tel objet. Une explication intéressante est que la galaxie hôte peut être constituée presque exclusivement de «matière noire».
Une équipe d'astronomes européens a utilisé deux des installations astronomiques les plus puissantes disponibles, le télescope spatial Hubble de la NASA / ESA et le très gros télescope ESO (VLT) à Cerro Paranal, pour découvrir un quasar brillant sans une galaxie hôte massive.
Les quasars sont une source puissante et généralement très éloignée d'énormes quantités de rayonnement. Ils sont généralement associés à des galaxies contenant un trou noir central actif.
L'équipe a mené une étude détaillée de 20 quasars relativement proches. Pour 19 d'entre eux, ils ont découvert, comme prévu, que ces trous noirs super massifs sont entourés d'une galaxie hôte. Mais lorsqu'ils ont étudié le quasar brillant HE0450-2958, situé à environ 5000 millions d'années-lumière de là, ils n'ont pas pu trouver de preuves d'une galaxie hôte.
Les astronomes suggèrent que cela peut indiquer un cas rare de collision entre une galaxie spirale apparemment normale et un objet «exotique» abritant un trou noir très massif.
Avec des masses qui sont des centaines de millions de fois plus grandes que le Soleil, des trous noirs super massifs se trouvent généralement au centre des galaxies les plus massives, y compris notre propre Voie lactée. Ces trous noirs se manifestent parfois de façon spectaculaire en dévorant la matière qu'ils avalent par gravitation de leur environnement.
Les mieux nourris de ces objets brillent comme des «quasars» (signifiant «objet quasi-stellaire» parce qu’ils étaient initialement considérés comme des étoiles).
La dernière décennie d'observations, en grande partie avec le télescope Hubble, a montré que les quasars sont normalement associés à des galaxies hôtes massives. Cependant, l'observation de la galaxie hôte d'un quasar est un travail difficile car le quasar éclipse complètement l'hôte et masque la structure sous-jacente de la galaxie.
Pour surmonter ce problème, les astronomes ont conçu une nouvelle stratégie très efficace. En combinant les images ultra-nettes de Hubble et la spectroscopie du VLT de l'ESO, ils ont observé leur échantillon de 20 quasars en même temps qu'une étoile de référence. L'étoile a servi de source de lumière ponctuelle de référence qui a été utilisée pour démêler la lumière du quasar de toute lumière possible d'une galaxie sous-jacente.
Malgré les techniques innovantes utilisées, aucune galaxie hôte n'a été vue autour de HE0450-2958. Cela signifie que si une galaxie hôte existe, elle doit être au moins six fois plus faible que les galaxies hôtes typiques, ou avoir un rayon inférieur à environ 300 années-lumière, soit 20 à 170 fois plus petit que les galaxies hôtes typiques (qui ont normalement des rayons allant d’environ 6000 à 50 000 années-lumière).
"Avec la puissante combinaison de Hubble et du VLT, nous sommes convaincus que nous aurions pu détecter une galaxie hôte normale", a déclaré Pierre Magain de l'Universit. de Li? ge, Belgique.
Les astronomes ont cependant détecté un nuage de gaz plus petit et intéressant d'environ 2500 années-lumière de large près du quasar, qu'ils appellent «la goutte». Les observations VLT montrent que ce nuage brille car il est baigné par le rayonnement intense provenant du quasar, et non des étoiles à l'intérieur du nuage. C'est très probablement le gaz de ce nuage qui alimente le trou noir super-massif, lui permettant ainsi de devenir un quasar.
«L'absence d'une galaxie hôte massive, combinée à l'existence de la tache et de la galaxie en formation d'étoiles, nous porte à croire que nous avons découvert un quasar vraiment exotique», a déclaré Fr? D? Ric Courbin de l'Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Suisse.
«Il ne fait aucun doute qu'une augmentation de la formation d'étoiles dans la galaxie compagne et le quasar lui-même a été déclenchée par une collision qui a dû se produire il y a environ 100 millions d'années. Ce qui est arrivé à l'hôte présumé du quasar reste inconnu. »
HE0450-2958 est un cas difficile. Les astronomes proposent plusieurs explications possibles. La galaxie hôte a-t-elle été complètement perturbée à la suite de la collision? Un trou noir isolé a-t-il capturé du gaz en traversant le disque d'une galaxie spirale? Cela nécessiterait des conditions très spéciales et n'aurait probablement pas causé une perturbation aussi énorme de la galaxie voisine que celle observée. Nous espérons que d'autres études clarifieront la situation.
Une autre hypothèse intrigante est que la galaxie abritant le trou noir était presque exclusivement constituée de «matière noire». Il se peut que ce qui est observé soit une phase normale dans la formation d'une galaxie massive, qui dans ce cas s'est produite plusieurs milliers de millions d'années plus tard que dans la plupart des autres.
Source d'origine: portail ESA
