Le mouvement particulier du gaz au centre galactique pourrait être le pistolet fumant qui mènera enfin les astronomes au type de trou noir le plus insaisissable – le poids moyen.
Les trous noirs sont assez difficiles à trouver, sauf s’ils se nourrissent activement (ou entrent en collision), car ils n’émettent aucun rayonnement électromagnétique (à l’exception peut-être du rayonnement de Hawking qui, s’il existe, ne peut être détecté).
En effet, le rayonnement électromagnétique ne peut pas atteindre une vitesse de fuite au-delà de l’horizon des événements ; les trous noirs sont donc invisibles pour nos méthodes de détection lorsqu’ils ne font rien de notable.
Nous savons néanmoins qu’il existe des trous noirs de masse stellaire, formés par l’effondrement du cœur d’une étoile massive, jusqu’à environ 100 fois la masse du Soleil, et des trous noirs supermassifs, à partir d’environ 100 000 fois la masse du Soleil.
Entre ces deux extrêmes, cependant, se trouve un énorme point d’interrogation. Bien que de bonnes preuves indirectes indiquent l’existence de trous noirs de 100 à 100 000 masses solaires, leur existence n’a pas encore été confirmée.
En d’autres termes, ces trous noirs de taille inhabituelle ? Nous ne sommes pas sûrs qu’ils existent.
Dans un nouvel article publié sur la ressource de préimpression arXiv, et qui doit encore faire l’objet d’un examen par les pairs, des astronomes de l’Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ) ont décrit des preuves qui indiquent que l’une de ces bêtes mythiques dérive à environ 20 années-lumière du centre de la Voie lactée.
Grâce au radiotélescope ALMA ( Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), ils ont découvert des courants de gaz moléculaire en orbite autour de ce qui semble être un objet massif invisible.
“Lorsque j’ai vérifié les données ALMA pour la première fois”, a déclaré l’astrophysicien Shunya Takekawa, du NAOJ, au New Scientist, “j’ai été très excité car le gaz observé présentait des mouvements orbitaux évidents, ce qui suggère fortement un objet massif invisible qui se cache.”
Des nuages compacts à grande vitesse similaires ont été observés à la suite de collisions entre des nuages de supernova, mais l’objet – appelé HCN-0,009-0,044 – ne présente ni la forme ni le modèle d’expansion associés à une collision de ce type.
De plus, des recherches antérieures, également menées par le NAOJ et co-écrites par l’équipe menant cette nouvelle recherche, avaient déjà identifié HCN-0.009-0.044 comme un possible trou noir.
Mais maintenant, ils ont fait quelque chose de nouveau. En se basant sur la forme et le mouvement des flux de gaz, l’équipe a pu déduire que l’objet avait une masse équivalente à environ 32 000 soleils.
Cela en fait – si l’article passe le cap de l’examen par les pairs de Jupiter – un candidat très sérieux pour être le chaînon manquant d’un trou noir, en concentrant toute cette masse dans un objet d’une taille à peu près équivalente à celle du Soleil
En plus de la découverte potentielle d’un trou noir intermédiaire, la recherche met en évidence ce qui pourrait être une nouvelle méthode pour découvrir les trous noirs inactifs.
Outre le mouvement du gaz, l’ionisation du gaz dans la partie interne de l’orbite suggère qu’à un moment donné, une photoionisation, un choc dissociatif ou les deux ont eu lieu – des processus d’ionisation observés dans les trous noirs actifs.
Ainsi, si un trou noir est actif par intermittence, il peut produire une ionisation qui peut être détectée après qu’il se soit calmé.
“Nos résultats fournissent de nouvelles preuves circonstancielles de l’existence d’un trou noir de masse intermédiaire errant dans le centre galactique, suggérant également que les nuages compacts à haute vitesse peuvent être des sondes de trous noirs quiescents abondants dans notre galaxie”, écrivent les chercheurs dans leur article.
“[L]es observations à haute résolution des caractéristiques des gaz compacts à haute vitesse ont le potentiel d’augmenter le nombre de candidats pour les trous noirs non lumineux, offrant une nouvelle perspective pour la recherche des trous noirs manquants.”
L’article peut être lu dans son intégralité sur arXiv.