Avec le télescope Chandra, des astronomes ont découvert un « mini trou noir monstre » dans une galaxie naine. Ce spécimen peut aider à comprendre comment certains trous noirs ont pu croître, quand l’Univers était encore jeune.

Ce serait l’un des plus petits trous noirs supermassifs identifiés. Un « mini trou noir monstre » vient d’être découvert, enfoui dans le gaz et la poussière d’une autre galaxie, a rapporté la Nasa le 10 janvier 2022.

Ce « mini » trou noir, qui fait tout de même environ 200 000 fois la masse du Soleil, semble en pleine croissance. Il est logé dans une galaxie nommée Mrk 462, qui ne contient que quelques centaines de millions d’étoiles — ce qui en fait une galaxie naine. À titre de comparaison, la Voie lactée contient des centaines de milliards d’étoiles.

Un glouton repéré grâce aux rayons X

Pour découvrir ce trou noir, les scientifiques se sont servis de Chandra, un observatoire spatial de rayons X. Le télescope a été pointé vers 8 galaxies naines différentes. Des indices de la présence de trous noirs en train de croître dans ces galaxies avaient été repérés précédemment, dans le cadre du Sloan Digitak Sky Survey (Relevé numérique du ciel Sloan), mené depuis l’observatoire d’Apache Point au Nouveau-Mexique. Parmi les 8 galaxies, seule la galaxie Mrk 462 a montré le signe, dans le domaine des rayons X, de la présence d’un trou noir en train de grandir.

Un « mini trou noir monstre » a été repéré dans une petite galaxie
Les rayons X détectés au niveau de la galaxie Mrk 462. // Source : X-ray: NASA/CXC/Dartmouth Coll./J. Parker & R. Hickox; Optical/IR: Pan-STARRS

D’habitude, les astronomes utilisent plutôt le mouvement des étoiles logées au cœur des galaxies pour repérer des trous noirs. Mais cette méthode fonctionne principalement pour des galaxies assez grandes. Les galaxies naines, elles, sont trop sombres et petites. Une autre manière de faire consiste à chercher le gaz tombant dans le trou noir : il est chauffé à des millions de degrés et brille dans le domaine des rayons X. C’est ce qui a été fait ici.

Dans le cas de la galaxie Mrk 462, les scientifiques ont pu constater que le trou noir doit être particulièrement obscurci par le gaz qui l’entoure. Des trous noirs aussi enfouis sont délicats à détecter, mais l’exemple de Mrk 462 ouvre une perspective intéressante : peut-être que les galaxies naines abritant des trous noirs semblables sont répandues. Cela pourrait s’avérer très utile pour mieux comprendre comment croissent les plus gros trous noirs de notre Univers.

Un mystère sur les trous noirs géants de l’Univers jeune

De précédents travaux ont démontré que, lorsque l’Univers était âgé de moins d’un milliard d’années — il est actuellement âgé de 14 milliards d’années –, certains trous noirs atteignaient déjà une masse équivalente à un milliard de Soleil. La manière dont ces colosses ont pu prospérer si tôt dans l’Univers reste mal comprise. Plusieurs hypothèses existent :

  • Des gros trous noirs seraient nés de l’effondrement d’étoiles massives. Ils pèseraient environ 100 fois la masse du Soleil — mais on ne sait pas dire comment ils auraient pu grossir aussi vite, pour atteindre les masses observées dans l’Univers encore jeune.
  • Des trous noirs contenant déjà des dizaines de milliers de masses solaires auraient été créés dans l’Univers jeune, à partir de l’effondrement de grands nuages de gaz et de poussière.

Les découvertes sur les galaxies naines abritant des trous noirs supermassifs peuvent aider à départager les hypothèses : si elles sont répandues, le premier scénario semble plus probable ; si elles sont plutôt rares, cela favoriserait plutôt la deuxième option. Dit autrement : le pourcentage de galaxies naines possédant des trous noirs supermassifs aiderait à comprendre la croissance de certains des premiers trous noirs de l’Univers.

L’exemple de Mrk 462 et de son trou noir en pleine croissance ne permet pas encore de résoudre le mystère, mais les astronomes pensent que cela devrait encourager de plus amples recherches sur les gros trous noirs enfouis dans des galaxies naines.