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Un trou noir géant dans une minuscule galaxie défie toute explication

Crédits : ESA/Gaia/DPAC ; SDSS

Des astronomes de l’Université du Texas annoncent avoir isolé un trou noir massif au cœur de Lion I, l’une des galaxies satellites de la Voie lactée. L’objet serait quasiment aussi massif que celui posté au centre de notre propre galaxie. Les détails de l’étude sont publiés dans The Astrophysical Journal.

Découverte par R. G. Harrington et A. G. Wilson en 1950, Lion I est galaxie naine sphéroïdale qui fait partie de notre Groupe local. Vous la retrouverez à environ 800 000 années-lumière du Système solaire. Contrairement à la plupart des galaxies naines en orbite autour de la Voie lactée, Lion I ne contient pas beaucoup de matière noire. En ce sens, elle reste un objet d’étude intéressant.

Dans le cadre de nouveaux travaux, des astronomes ont cherché à évaluer la manière dont la densité de matière noire évolue des bords extérieurs de la galaxie jusqu’à son centre en mesurant son attraction gravitationnelle sur les étoiles environnantes. Plus les étoiles se déplacent rapidement, plus la densité de matière noire est importante.

Pour opérer, les chercheurs se sont appuyés sur l’instrument VIRUS-W, disponible sur le télescope Harlan J. Smith de l’observatoire McDonald. Les données recueillies ont ensuite été soumises à analyse au moyen d’un superordinateur du Texas Advanced Computing Center d’UT Austin. Et les résultats ont été surprenants.

lion I galaxie trou noir
Leo I est la tache diffuse retrouvée à côté de la brillante Regulus. Crédits : Scott AnttilaAnttler

Un énorme caillou dans une petite chaussure

D’après l’équipe, seule la présence d’un trou noir supermassif pourrait expliquer le mouvement des étoiles retrouvées au centre de cette galaxie. Cet objet doit être à peu près aussi massif que celui de la Voie lactée, dont la masse est estimée à environ quatre millions de Soleils.

Le rapport de masse est donc absolument énorme, compte tenu de la taille de Lion I qui, on le rappelle, n’est qu’une galaxie naine. Jusqu’à présent, on ne pensait donc pas qu’un tel trou noir pouvait se développer au centre de ces objets. En ce sens, cette nouvelle découverte ébranle ainsi notre compréhension de l’évolution des galaxies.

« Si la masse du trou noir de Lion I est véritablement aussi élevée, cela pourrait expliquer comment les trous noirs se développent dans les galaxies massives« , souligne Karl Gebhardt, de l’Institut allemand Max Planck de physique extraterrestre (MPE).

Nous pourrions en effet imaginer qu’au fil du temps, alors que de petites galaxies comme Lion I se retrouvent happées par des galaxies plus grandes, le trou noir de ces petites galaxies fusionne avec celui des plus grandes, augmentant alors leur masse.