Les trous noirs supermassifs, situés au centre de nombreuses galaxies, sont des objets cosmiques dont l’origine intrigue encore les astrophysiciens. L’un des plus étudiés, Sagittarius A*, au cœur de la Voie lactée, suscite de nouvelles interrogations sur sa formation. Une étude récente menée par des chercheurs du Nevada Center for Astrophysics (NCfA) de l’Université du Nevada, publiée dans Nature Astronomy, avance une hypothèse solide : ce trou noir résulterait d’une fusion avec un autre trou noir supermassif, provenant d’une galaxie satellite. Cette fusion, survenue il y a environ 9 milliards d’années, aurait radicalement modifié ses propriétés de rotation. En combinant des observations du télescope Event Horizon et des simulations sophistiquées, les chercheurs fournissent des indices précieux sur l’évolution des trous noirs et des galaxies dans l’univers.
Un événement cosmique majeur il y a 9 milliards d’années
Les travaux se basent sur des observations du télescope Event Horizon (EHT), qui a capturé en 2022 la toute première image directe de Sgr A*. En exploitant ces données, les chercheurs, dirigés par Yihan Wang et Bing Zhang, ont analysé la rotation rapide et l’alignement particulier du trou noir par rapport à la dynamique de la Voie lactée. Leurs simulations montrent que les caractéristiques observées de Sgr A* s’expliquent mieux par une fusion avec un autre trou noir supermassif, probablement issu d’une galaxie satellite.
Selon Bing Zhang, cette fusion aurait eu lieu il y a environ 9 milliards d’années, suite à la collision de la Voie lactée avec la galaxie Gaia-Enceladus. « Cet événement non seulement confirme la théorie des fusions hiérarchiques des trous noirs, mais il offre aussi des informations précieuses sur l’histoire dynamique de notre galaxie », explique le professeur Zhang.
La formation des trous noirs supermassifs par fusions
Les trous noirs supermassifs se forment de deux manières : soit par accumulation de matière, soit par fusion de deux trous noirs existants. Dans le cas de Sgr A*, la deuxième hypothèse semble la plus plausible. Les simulations effectuées par les chercheurs montrent que la fusion avec un autre trou noir, d’un rapport de masse de 4:1 et avec une orbite fortement inclinée, correspond parfaitement aux propriétés de spin observées par le télescope EHT.
« La rotation très rapide et l’alignement désordonné de Sgr A* par rapport à la Voie lactée laissent penser qu’il a fusionné avec un autre trou noir », précise Yihan Wang. Ce processus aurait radicalement modifié son orientation et son amplitude de rotation.
Impacts pour la recherche future
Cette découverte a des implications majeures pour la compréhension des trous noirs supermassifs à travers l’univers. L’arrivée de nouveaux instruments, tels que l’antenne spatiale Laser Interferometer Space Antenna (LISA), prévue pour 2035, permettra de détecter davantage de fusions similaires. Ces outils sophistiqués devraient permettre de mieux comprendre comment ces trous noirs massifs influencent la formation et l’évolution des galaxies.
L’étude démontre également l’importance des fusions dans l’évolution des trous noirs supermassifs et le rôle qu’elles jouent dans la structuration des galaxies. « Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour comprendre l’évolution des galaxies et des trous noirs supermassifs dans l’univers primitif », conclut Zhang.
Source : Wang, Y., Zhang, B. « Evidence of a past merger of the Galactic Centre black hole« . Nat Astron (2024).
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