Dans une galaxie située au centre d’un amas massif appelé Abell 1201, à quelque 2,7 milliards d’années-lumière de la Terre, se cache un colosse cosmique : c’est un monstrueux trou noir ultramassif, avec environ 32,7 milliards de fois la masse du Soleil. est l’un des plus grands jamais détectés et se situe à la limite théorique d’amplitude que peuvent avoir les trous noirs.
Des astronomes de l’Université de Durham, au Royaume-Uni, ont découvert l’un des plus grands trous noirs jamais identifiés à ce jourdans la galaxie centrale ou la plus brillante de l’amas Abell 1201. Il s’agit du premier trou noir de cette taille découvert grâce au phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle, et pourrait marquer un avant et un après dans l’étude de ces gigantesques structures cosmiques.
colossal et lointain
La galaxie Abell 1201 BCG est situé autour A 2,7 milliards d’années lumière de notre planète: le trou noir ultramassif identifié à l’intérieur a une magnitude approximative de 32,7 milliards de masses solaires. Pour avoir un point de comparaison, on peut considérer que Sagittaire A*, le trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie, la Voie lactée, a une amplitude d’environ 4,3 millions de masses solaires.
Selon un communiqué de presse, la nouvelle étude récemment publiée dans les Monthly Notices de la Royal Astronomical Society a permis de caractériser avec plus de précision cet immense trou noir. Dans les estimations précédentes, elle avait été identifiée comme une structure mineure : de nouveaux calculs la montrent 7 milliards de masses solaires plus grandes qu’on ne le pensait.
« Ce trou noir particulier, qui fait plus de 30 milliards de fois la masse de notre Soleil, est l’un des plus grands jamais détectés et C’est à la limite supérieure de l’amplitude que nous pensons que les trous noirs peuvent théoriquement atteindre dans le cosmos.c’est donc une découverte extrêmement excitante », expliqué Le physicien James Nightingale, auteur principal de la nouvelle recherche, a déclaré à Science Alert.
Balayage spectroscopique d’Abell 1201 BCG, montrant clairement la galaxie dans laquelle se trouve le trou noir ultramassif, comme une tache dans le quadrant supérieur droit (boîte verte). Crédits : Smith et al., MNRAS, 2017.
Lentille gravitationnelle et simulations de supercalculateurs
La plupart les plus gros trous noirs qui ont été identifiés jusqu’à présent sont dans un état actif, dans lequel la matière qui s’approche du trou noir s’échauffe et libère en permanence de l’énergie sous forme de lumière, de rayons X et d’autres rayonnements. De cette façon, il est beaucoup plus facile de les détecter que dans le cas de trous noirs inactifscomme celle située au centre de la galaxie Abell 1201 BCG.
Cependant, la lentille gravitationnelle permet d’étudier les trous noirs au repos dans les galaxies lointaines, ce qui n’est actuellement pas possible avec d’autres méthodes. La lentille gravitationnelle est un phénomène qui se produit lorsque la lumière d’objets distants se courbe autour d’une autre structure massive, située entre l’objet émetteur et l’objet récepteur. Ces variations de la courbure de la lumière nous ont permis de caractériser en détail le trou noir ultramassif, qui avait été initialement identifié en 2004 comme un arc géant dans la zone de l’amas Abell 1201.
En plus de 19 ans d’observations avec différents télescopes, la découverte a été possible grâce à un ensemble de simulations réalisées avec des supercalculateurs: l’équipe de scientifiques a simulé la lumière traversant l’Univers des centaines de milliers de fois, incluant dans chaque nouvelle simulation un trou noir de masse différente, modifiant ainsi le trajet de la lumière atteignant la Terre.
Lorsque les chercheurs ont inclus un trou noir ultramassif dans l’une de leurs simulations, le chemin emprunté par la lumière de la galaxie lointaine pour atteindre notre planète correspondait aux paramètres observés dans les images réelles capturées par le télescope spatial Hubble de la NASA. Cela a confirmé la découverte et l’ampleur réelle du trou noir..
Maintenant, cette approche pourrait permettre aux astronomes découvrir les trous noirs inactifs et ultramassifs les plus éloignés et de plus grandes dimensions qu’on ne le pensait auparavant, mettant en lumière les processus qui permettent sa grande croissance.
Référence
Abell 1201 : détection d’un trou noir ultramassif dans une lentille gravitationnelle forte. JW Nightingale et al. Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2023). DOI : https://doi.org/10.1093/mnras/stad587