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Le mouvement particulier des gaz dans le centre galactique pourrait être l’élément qui conduira finalement les astronomes vers la confirmation de l’existence du type de trou noir le plus insaisissable jusqu’à présent : le trou noir de taille intermédiaire.

Les trous noirs sont assez difficiles à détecter sauf s’ils sont en train de s’alimenter activement (ou qu’ils entrent en collision), car ils n’émettent aucun rayonnement électromagnétique (sauf le rayonnement de Hawking). En effet, le rayonnement électromagnétique ne peut atteindre la vitesse de sortie, au-delà de l’horizon des événements : ainsi, les trous noirs sont invisibles pour nos méthodes de détection lorsqu’ils ne font pas quelque chose de notable.

Cependant, nous savons qu’il existe des trous noirs de masse stellaire, formés à partir de l’effondrement du noyau d’une étoile massive, qui ont jusqu’à environ 100 fois la masse du Soleil. Puis il y a les trous noirs supermassifs, qui ont des masses commençant à environ 100’000 fois celle du Soleil. Mais entre ces deux extrêmes, il subsiste un énorme point d’interrogation… Bien que de très bonnes preuves indirectes indiquent l’existence de trous noirs faisant entre 100 et 100’000 masses solaires, leur existence n’a pas encore été confirmée officiellement.

Dans un nouvel article publié sur le site de pré-publication arXiv (qui doit donc encore faire l’objet d’un examen par des pairs), des astronomes de l’Observatoire national d’astronomie du Japon (NAOJ) ont décrit des preuves démontrant que, précisément l’un de ces trous noirs, dérive à environ 20 années-lumière du centre de la Voie lactée.

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C’est par le biais de l’utilisation du radiotélescope ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), que les chercheurs ont découvert des flots de gaz moléculaire en orbite autour de ce qui semble être un objet massif littéralement invisible. « Quand j’ai vérifié les données ALMA pour la première fois, j’étais vraiment excité parce que le gaz observé présentait des mouvements orbitaux évidents, ce qui suggère fortement la présence d’un objet invisible et massif caché », a déclaré l’astrophysicien Shunya Takekawa, du NAOJ.

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Des nuages de gaz compacts similaires ont déjà été observés à la suite de collisions entre nuages de supernova, mais l’objet détecté ici, appelé HCN–0.009–0.044, ne présente ni la forme, ni le motif de développement associé à une collision de ce type. De plus, des recherches antérieures (également menées par le NAOJ et co-rédigées par l’équipe chargée de cette nouvelle recherche), avaient déjà identifié HCN– 0.009–0.044 comme un trou noir éventuel.

Illustration de trous noirs errants près du trou noir supermassif situé au centre galactique. Crédits : East Asian Observatory

Mais à présent, l’équipe de recherche a découvert quelque chose de nouveau. Sur la base de la forme et du mouvement des flux de gaz observés, l’équipe a pu déduire que l’objet avait une masse équivalant à environ 32’000 Soleils. Cela fait donc, si le document est approuvé par les pairs, un très sérieux candidat pour représenter le chaînon manquant dans le domaine des trous noirs, regroupant toute cette masse dans un objet de la taille de Jupiter.

En plus de la découverte potentielle d’un trou noir de taille intermédiaire, la recherche indique ce qui pourrait être une nouvelle méthode de détection des trous noirs inactifs. En effet, outre le mouvement du gaz, l’ionisation de ce dernier dans la partie interne de l’orbite, suggère qu’à un moment donné, la photoionisation ou le choc dissociatif (ou les deux) ont eu lieu : il s’agit de processus d’ionisation vus dans des trous noirs actifs.

De ce fait, si un trou noir est actif par intermittence, il peut produire une ionisation qui peut être détectée une fois qu’il s’est calmé : « Nos résultats fournissent de nouvelles preuves circonstancielles concernant un trou noir de masse intermédiaire errant dans le centre galactique. Les observations à haute résolution de caractéristiques de gaz compactes à grande vitesse pourraient augmenter le nombre de candidats aux trous noirs non lumineux, offrant ainsi une nouvelle perspective dans le domaine de la recherche des trous noirs dit manquants », ont conclu les chercheurs.

Source : arXiv

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