Trou noir supermassif

Découverte d'un trou noir super massif

Les trous noirs sont des objets massifs dont le champ gravitationnel est si intense, qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper, étoiles, planètes, matière, énergie, et même la lumière.
Les trous noirs sont décrits par la théorie de la relativité générale. Lorsque le cœur de l'étoile morte est trop massif pour devenir une étoile à neutrons, il se contracte inexorablement jusqu'à former cet objet astronomique mystérieux, qu'est le trou noir.
Les trous noirs stellaires ont une masse de quelques masses solaires à des milliards de masses solaires.
Ils naissent à la suite de l’effondrement gravitationnel du résidu des étoiles massives. Un homme prédisait déjà au 18ème siècle, l'existence d'étoiles sombres, le physicien, astronome et géologue britannique, John Michell (1724-1793). Dans ses notes il écrit que lorsqu'une étoile devient trop massive, elle attire la lumière sous l'influence de sa force gravitationnelle. Cependant comme ses calculs donnent une densité de l'étoile correspondant à 18 milliards de tonnes dans un cm3, il conclut que cela ne peut pas exister.

Aujourd'hui, la théorie des trous noirs, stipule qu'il s'agit d'objets si denses que leur vitesse de libération est supérieure à la vitesse de la lumière. La lumière ne peut donc vaincre la force gravitationnelle de surface et reste prisonnière. La théorie définit également avec précision l'intensité du champ gravitationnel d'un trou noir. Elle est telle qu'aucune particule franchissant son horizon, frontière théorique, ne peut s'en échapper.
La galaxie NGC 1277, 10 fois plus petite que la Voie Lactée, est située à environ 220 millions d'années-lumière dans la constellation de Persée. Dans cette galaxie les scientifiques ont découvert un monstre cosmique, de 17 milliards de masses solaires.
Le centre de la galaxie NGC 1277 est un gigantesque trou noir monstrueux, si grand que les scientifiques ont calculé qu'il compose 14% de la masse de la galaxie et 59 % de la masse du bulbe galactique.
Les astrophysiciens savent qu'il y a un trou noir au centre de notre Voie Lactée, mais notre trou noir est minuscule à côté, il représente vraisemblablement pas plus de 0,1 de la masse du bulbe de notre Galaxie.

Image : Le trou noir super massif de la galaxie NGC 1277 serait âgé d'environ 8 milliards d'années et composerait 14 % de la masse totale de la galaxie. Une telle masse remet en question les théories actuelles décrivant la formation et l'évolution des galaxies. NGC 1277 prise par le télescope Hubble © L'observatoire Mcdonald, Texas.

Trou noir 11 fois plus grand que l'orbite de Neptune

Les scientifiques constatent tous les jours que l'espace est étonnant. Dans la petite galaxie lenticulaire très compacte NGC 1277, les astronomes de la société Max Planck à Berlin, rapportent, dans l'édition de la revue Nature du 28 novembre 2012, avoir découvert le plus grand trou noir jamais observé. Cela bouleverse l'imagination et remet en cause ce qu'ils pensaient de la formation des galaxies, des trous noirs pourraient préexister à la formation des galaxies.
Les trous noirs sont en fait très utiles pour les astrophysiciens pour expliquer la forme en spirale de nombreuses galaxies, il faut effectivement un objet très massif au milieu des étoiles, mais la galaxie NGC 1277 est un cas extrême aux caractéristiques inédites.
« Il s'agit d'une galaxie très excentrique », a déclaré Karl Gebhardt de l'Université du Texas à Austin, membre de l'équipe qui a fait la découverte.
« Tout ou presque est un trou noir. Cela pourrait être le premier objet d'une nouvelle classe de systèmes de trous noirs galactiques. ». Gebhardt et ses collègues de l'Observatoire McDonald ont calculé la masse des différents trous noirs. Les chercheurs ont mis en place une animation de la formation des étoiles dans cette galaxie lointaine, elles se comporteraient comme des objets fouettés autour du centre pour éviter de tomber dedans. Les trous noirs ont une gravité si puissante qu'ils déforment et tordent l'espace autour d'eux.

Mais comment découvrir les trous noirs, puisqu'ils absorbent tout ce qui passe à côté ?
Un trou noir qui s'attaque à une étoile, doit pouvoir s'analyser en observant le spectre de l'étoile encore visible. Si une étoile tourne autour d'un trou noir, celui-ci devrait aspirer le gaz de l'étoile en l'étirant.
Les astronomes observent les étoiles autour d'un éventuel trou noir en choisissant celles qui émettent des rayons X avec explosion de lumière optique et radio.
Ils constatent alors que lorsqu'une étoile tourne autour d'un objet invisible, la lumière se décale du rouge vers le bleu et vis versa.
A partir de la vitesse de ce décalage, les physiciens calculent la taille de l'objet. Les preuves se sont accumulées dans le temps et aujourd'hui cela ne fait aucun doute, les scientifiques sont convaincus que les trous noirs existent. De nombreux indices suggèrent que le centre de la plus part des galaxies est occupé par un trou noir.
Cependant ce gigantesque trou noir dans la petite galaxie NGC 1277 occupe un espace immense correspondant à 11 fois l'orbite de Neptune ou 50 milliards de km, ce qui donne une idée de sa masse.
Les scientifiques ont d'ailleurs utilisé plusieurs instruments différents pour mesurer ce monstre, tellement ils pensaient avoir fait une erreur de calcul.

Image : 28 novembre 2012 - la galaxie NGC 1277 est située dans la constellation de Persée, c'est la petite galaxie dans le centre de cette image, pointée par la flèche.
Comparativement à toutes les autres galaxies autour, NGC 1277 est très compact et plate.

Le trou noir de la voie lactée

La Voie lactée est la région centrale de notre galaxie.
Sur l'image infrarouge ci-contre on voit le centre exact de notre galaxie, connue sous le nom de Zone Moléculaire Centrale et en violet, l'arc radio du centre galactique. Un certain nombre de nébuleuses par émission sont visibles grâce aux jeunes étoiles massives qui les éclairent de l'intérieur. Comme presque toutes les galaxies, notre galaxie abrite en son centre, un trou noir. Ce trou noir, de plusieurs millions de masses solaires, se nomme Sgr A.
Le centre galactique abrite aussi la région de formation d'étoiles, la plus active de la galaxie. Les observations en Namibie, avec le télescope HESS, ont révélé la présence de rayons gamma très énergétiques en provenance du centre galactique. Ces rayons gamma sont produit par la collision de protons à très hautes énergies avec des protons à plus basses énergies.

Il peut se produire à ce moment là, une réaction de mésons neutres qui en se désintégrant, donnent des photons gamma. Ces mêmes photons, lorsqu'ils entrent en collision avec les atomes de l'atmosphère terrestre, produisent une avalanche de particules de toutes sortes, on parle alors de gerbes de rayons cosmiques.

Image : Sur cette image, on voit le centre exact de notre galaxie, connue sous le nom de Zone Moléculaire Centrale et en violet, l'arc radio du centre galactique.
Outre son intérêt scientifique, cette image a remporté le premier prix du concours photographique de l'AUI/NRAO de l'année 2008. crédit: A. Ginsburg (U. Colorado - Boulder) et al., équipe BGPS, équipe GLIMPSE II.