Nous venons d’obtenir la première preuve directe que les trous noirs supermassifs contrôlent la formation des étoiles

Les scientifiques spécialistes des trous noirs n’ont pas chômé. Les trous noirs façonnent des galaxies entières. À la fin de l’année dernière, des chercheurs ont annoncé que les vents puissants émanant des trous noirs supermassifs contrôlaient le processus de formation d’étoiles dans leurs galaxies

Aujourd’hui, un nouvel article de recherche apporte la première preuve observationnelle que les trous noirs supermassifs contrôlent réellement le mystérieux processus de formation d’étoiles dans leurs galaxies.

Au centre de presque toutes les galaxies se trouve un trou noir supermassif, plus d’un million de fois plus massif que le Soleil, mais nous ne savons pas grand-chose sur eux. Nous ne comprenons pas non plus très bien pourquoi les jeunes galaxies sont remplies d’étoiles en formation rapide, ni pourquoi ce processus s’arrête au fur et à mesure que la galaxie évolue.

Les scientifiques soupçonnent depuis des décennies que l’énergie qui se déverse des trous noirs supermassifs “éteint” en quelque sorte ce processus, mais des chercheurs de l’université de Californie à Santa Cruz ont trouvé la première preuve directe que c’est bien ce qui se passe.

L’équipe a également montré que la masse du trou noir en question détermine le moment où la formation d’étoiles dans une galaxie s’arrête. En d’autres termes, les trous noirs supermassifs ne se contentent pas de façonner les galaxies, ils contrôlent le nombre d’étoiles qu’elles contiennent.

“Il s’agit de la première preuve observationnelle directe de l’effet du trou noir sur l’histoire de la formation des étoiles dans la galaxie”, a déclaré Jean Brodie, professeur d’astronomie et d’astrophysique à l’université de Santa Cruz et coauteur de l’article.

L’équipe a compris cela en étudiant des galaxies où les masses des trous noirs centraux avaient déjà été mesurées dans des études précédentes, sur la base de l’activité des objets qui les entourent dans l’espace.

L’équipe a ensuite analysé le spectre de ces galaxies – la quantité de lumière qui en émane – afin de déterminer leur histoire stellaire, si elles étaient encore actives et depuis combien de temps elles étaient au repos.

En comparant le moment où les galaxies avaient cessé de former des étoiles avec la masse de leurs trous noirs, ils ont constaté des différences frappantes.

Ces différences ne pouvaient être expliquées par aucune autre propriété de la galaxie – taille, forme ou cinématique interne.

“Pour les galaxies ayant la même masse d’étoiles mais des masses de trous noirs différentes au centre, les galaxies avec des trous noirs plus gros ont été éteintes plus tôt et plus rapidement que celles avec des trous noirs plus petits”, a déclaré Martín-Navarro.

“La formation d’étoiles a donc duré plus longtemps dans ces galaxies avec des trous noirs centraux plus petits”

Cela signifie que la masse d’un trou noir a un impact direct sur la rapidité avec laquelle la formation d’étoiles s’arrête dans une galaxie. Mais il y a encore du travail à faire. Le mécanisme qui lie la masse du trou noir à la quiescence galactique est encore inconnu.

Une idée est qu’il est lié au “noyau galactique actif ” qui peut se former autour d’un trou noir. Les noyaux actifs de galaxie sont des disques de débris autour d’un trou noir qui émettent des quantités incroyables d’énergie lorsque le trou noir consomme de la matière. Les plus puissants d’entre eux sont les quasars.

Un article publié en décembre a révélé que, conformément aux modèles d’évolution galactique, les vents des quasars, c’est-à-dire la rétroaction du noyau galactique actif, soufflent dans le gaz moléculaire à partir duquel se forment les étoiles et le façonnent.

On pense que ce vent finit par “éteindre” ou stopper la formation d’étoiles en dispersant le gaz.

Mais il ne s’agit là que d’une hypothèse.

“Il y a différentes façons pour un trou noir d’envoyer de l’énergie dans la galaxie, et les théoriciens ont toutes sortes d’idées sur la façon dont l’extinction se produit, mais il y a encore du travail à faire pour adapter ces nouvelles observations aux modèles”, a déclaré le co-auteur de la nouvelle étude, Aaron Romanowsky.

Les recherches de l’équipe ont été publiées dans la revue Nature.