Astronomie

Les Trous Noirs Galactiques

Une théorie veut qu’il y ait des trous noirs gigantesques, de l’ordre de plusieurs millions de masses solaires, à l’intérieur de toutes les galaxies.

De tels trous noirs peuvent se former soit par:

- La «tendance naturelle» des trous noirs à grossir: un trou noir formé par un processus standard, par exemple lors d’une supernova, pourrait, si l’environnement stellaire y est favorable, grossir par accrétion jusqu’à la taille qui nous concerne.

- La formation directe d’un «méga-trou noir»: l’effondrement gravitationnel d’un amas d’étoiles, c'est-à-dire plusieurs étoiles concentrées dans un petit volume.

Ces mécanismes requièrent beaucoup de matière; cette condition n’est respectée que dans les galaxies, plus précisément dans le noyau galactique.  Le centre de notre Voie Lactée est obstrué par d’épais nuages de poussière, rendant l’observation dans le domaine optique impossible . 

Cependant, les ondes radio, les rayons X, ainsi que les infrarouges, nous parviennent. En examinant notre centre galactique, compris dans une région de 30 années-lumière, on observe deux sources radio. Sagittarius A Est qui possède toutes les caractéristiques d’une supernova et Sagittarius A Ouest qui est une superposition de deux sources. L’une est thermique, c’est-à-dire elle provient durayonnement naturel d’un gaz chaud. L’autre, baptisée Sagittarius A* (en abrégé: Sgr A*) est une source radio dont le rayonnement provient d’électrons animés de vitesses proches de celle de la lumière, ou rayonnement synchrotron.

Ce qui caractérise cette source radio, c’est sa compacité: moins de 3 milliards de kilomètres de diamètre (environ la taille d’une géante rouge, ou encore celle de l’orbite de Saturne). L’émission radio est donc due à un astre unique.  En examinant toutes les possibilités, on arrive à la conclusion qu’il s’agit probablement d’un trou noir de quelques millions de masses solaires en accrétion lente; cependant, la question du «moteur» de notre galaxie n’a pas encore été tranchée complètement. Il semblerait que la source radio soit légèrement décalée du centre d’environ 300 années-lumière, indiquant que celle-ci tournerait également autour du centre galactique.

Gros plan sur Sgr A et l'arc voisin. (Credit: NRAO/VLA; F.Zadeh et al.)

Cette théorie d’un trou noir galactique expliquerait l’intense activité observée dans les galaxies dites à noyau actif. Par exemple, les quasars sont des noyaux de galaxies extrêmement éloignées, environ 15 milliards d’années-lumière, ce qui veut dire qu’ils auraient existé au début de la vie de l’univers! Le terme quasar est une contraction de «quasi-stellar», qui rappelle qu’à leur découverte, leur aspect ponctuel les rendait semblables à des étoiles.  Ces sources présentent une activité considérable: la puissance de leur rayonnement est jusqu’ici inégalée. Ils seraient vraisemblablement alimentés par un trou noir massif, jouant le rôle de moteur gravitationnel par accrétion de matière. Plusieurs scientifiques croient que toutes les galaxies que nous connaissons seraient passées par une «phase» quasar au début de leur existence.

Les Quasars se trouvent aux limites de l'Univers observable. Découverts en 1963, les astronomes furent étonnés que de pareils objets puissent être visibles malgré les milliards d'années-lumière qui les séparent de nous, ce qui implique qu'ils émettent de prodigieuses quantités d'énergie. D'où provient-elle ? Beaucoup pensent que le moteur central du quasar est un trou noir géant alimenté par d'énormes quantités de gaz, de poussières et d'étoiles. Ce montage de photos provenant du télescope spatial Hubble (HST) nous propose une vue sur leur voisins locaux: les quasars apparaissent comme l'espèce d'étoile brillante avec des pics de diffraction. Les images des colonnes du centre et de droite révèlent des quasars associés à des galaxies en collision qui fusionnent et qui pourraient offrir une grande quantité de débris alimentant le trou noir affamé.

Des trous noirs ont été détectés au cœur des galaxies elliptiques M87 et NGC 1399, ainsi que la galaxie géante NGC 4261 et comme moteur du quasar 3C273. La présence d’un trou noir dans ces galaxies n’a été prouvée qu’indirectement, comme pratiquement tout ce qui concerne les trous noirs d’ailleurs, mais le nombre de candidats plausibles continue d’augmenter.

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