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La plupart des galaxies renferment un trou
noir en leur centre, notre Voie Lactée ne fait pas exception. Mais
il existe aussi des trous noir solitaires, extragalactiques.
Lorsque deux galaxies abritant chacune un trou noir en leur centre
entrent en collision, il est en effet possible que ceux-ci
fusionnent ou en soient expulsés. Stefanie Komossa, du Max Planck
Institute for extraterrestrial Physics, avait déjà mis en évidence
les étapes préalables à la fusion de deux trous noirs, avant que
l'évènement ne soit récemment observé et confirmé par la réception
d'un flux d'ondes gravitationnelles. Mais l'astrophysicienne a aussi
réussi à détecter un gigantesque trou noir de 600 millions de masses
solaires en train de s’échapper de la galaxie SDSS J0927+2943 à une
vitesse de 2.650 km/seconde.
Quand cet événement survient, plusieurs possibilités existent. Sous
l’influence de leur gigantesque force d’attraction, les deux trous
noirs peuvent se satelliser l’un autour de l’autre et rester ainsi,
à la façon des étoiles binaires. Il est cependant envisageable que,
suite à diverses réactions de gravitation avec des étoiles
environnantes ou de la poussière interstellaire, il y ait perte du
moment angulaire entraînant un rapprochement progressif de leurs
orbites et, à terme, le contact et la fusion des deux trous noirs.
Cette fusion entraîne le dégagement brutal d’une quantité
phénoménale d’énergie sous la forme d’ondes gravitationnelles, ce
qui a d'ailleurs donné lieu récemment à la première détection de ce
type d'énergie. Mais celles-ci étant émises dans une direction
préférentielle, le trou noir reçoit, par réaction, une impulsion
dans la direction opposée. Suivant les simulations, celle-ci est
capable de le propulser à plusieurs milliers de kilomètres par
seconde, et de fait, le trou noir observé par Komossa et son équipe
est animé d’une vitesse de fuite de 2.650 kilomètres par seconde. "La
force d’attraction de la galaxie entière est incapable de retenir un
objet s’éloignant à une telle vitesse, et le trou noir fonce
définitivement vers l’espace intergalactique", explique Stefanie
Komossa.
Evolution galactique
Ces collisions et ces fusions devraient laisser de nombreux trous
noirs solitaires, ainsi que des galaxies sans trou noir, en quelque
sorte dénoyautées. Les évolutions des galaxies et des trous noirs
étant intimement liées, les processus de séparation et leurs effets
respectifs constituent une voie de recherche prometteuse pour
l’avenir.
Les simulations sur ordinateur montrent que lors d’une fusion, le
nouveau trou noir n’émet pas nécessairement assez d’énergie sous la
forme d’ondes gravitationnelles pour être expulsé de la galaxie.
Dans ce cas, il se met à osciller autour du centre de gravité du
noyau. Les simulations les plus récentes ont montré que les orbites
stellaires s’ajustent alors sur ce mouvement de yo-yo, entraînant
toute une suite de modifications dans la structure de la galaxie qui
devraient être détectables dans le futur.
Jean Etienne
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