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Un trou noir fuyant et sa traînée d’étoiles découverts par Hubble

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Crédit : Université Keio

En 2023, une équipe d’astronomes annonçait avoir identifié un trou noir supermassif en fuite rattaché à une longue traînée d’étoiles en formation. D’après l’équipe, l’objet aurait été éjecté de sa galaxie d’origine, victime d’un système à trois corps. Explications.

La découverte a été faite par hasard par une équipe qui utilisait le télescope Hubble pour observer la galaxie naine RCP 28, située à environ 7,5 milliards d’années-lumière de la Terre. Dans les données se révélait une longue traînée de gaz particulièrement brillante s’étalant sur plus de 200 000 années-lumière de long (environ deux fois la largeur de la Voie lactée).

En amont de cette jolie trainée stellaire se trouverait un trou noir, dont la masse avoisinerait les vingt millions de masses solaires. L’objet s’éloignerait de sa galaxie d’origine à plus de 5,6 millions de km/h, soit environ 4 500 fois la vitesse du son.

Éjecté de sa propre galaxie

Des observations de suivi faites avec le télescope Keck (Hawaï) par l’équipe du Dr Pieter van Dokkum, de l’Université de Yale, ont montré que la séquence pointait droit vers le centre d’une galaxie où se trouverait normalement un tel trou noir supermassif. Les chercheurs déduisent que cet objet a probablement été éjecté de ladite galaxie, laissant derrière lui une traînée de gaz comprimé qui forme de nouvelles étoiles dans son sillage.

« Si cela est confirmé, ce serait la première fois que nous avons des preuves claires que les trous noirs supermassifs peuvent s’échapper de leur galaxie« , note l’astrophysicien.

Une autre question se pose alors : comment un objet aussi monstrueux peut-il se faire déloger de la sorte ? Les chercheurs penchent pour l’hypothèse d’une fronde causée par une interaction à trois corps. Concrètement, lorsque trois corps de masse similaire interagissent gravitationnellement, cette interaction ne conduit pas à une configuration stable, mais à la formation d’un binaire et à l’éjection du troisième corps.

Ce fameux trou noir pourrait avoir fait partie jadis d’un rare système binaire impliquant deux trous noirs supermassifs évoluant l’un autour de l’autre. Une fusion de leur galaxie hôte avec une autre pourrait alors avoir amené un troisième trou noir à se joindre à la fête, provoquant finalement l’éjection de l’un des deux occupants.

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Un schéma en cinq étapes montrant deux trous noirs interagissant avant qu’un troisième trou noir n’intervienne. Le panneau de droite montre la traînée gazeuse observée dans la nouvelle étude. Crédits : van Dokkum

Les trous noirs ne sont pas les seuls à être parfois victimes de ces frondes. Il y a quelques années,  une équipe avait annoncé la découverte d’une étoile ayant elle aussi été catapultée après avoir flirté avec le trou noir supermassif de notre Galaxie.