Des astronomes de l'Université Columbia à New York ont découvert une galaxie de plusieurs milliers de trous noirs ordinaires entourant le trou noir supermassif Sagittarius A *, situé au centre de notre galaxie. Les scientifiques notent que l'observation de ces objets aidera à tester la théorie de la relativité d'Einstein. Les chercheurs ont partagé leurs travaux dans un article de la revue Nature.
«Dans toutes les autres parties de la galaxie, nous n'avons réussi à découvrir que cinq cents trous noirs. Dans le même temps, la théorie dit que dans une petite région au centre de la Voie lactée, dont la longueur, la largeur et la hauteur ne sont que de six années-lumière, il y a au moins 10 mille objets de ce type. Ce n'est que maintenant que nous avons les premières preuves à l'appui de cette hypothèse », a commenté Chuck Haley de l'Université Columbia à New York.
Comme pour toutes les galaxies, il y a un très grand trou noir au centre de notre Voie lactée. Dans notre cas, il s'appelle Sagittaire A *, sa masse est environ 4 millions de fois plus lourde que notre Soleil et se situe à 26 mille années-lumière de la Terre.
Les scientifiques notent qu'il y a plusieurs dizaines d'étoiles autour du Sagittaire A *, ainsi que plusieurs gros nuages de gaz tournant autour de lui à une vitesse très élevée. Lorsque ces objets viennent trop près du trou noir, sa gravité commence littéralement à les déchirer, ce qui s'accompagne d'une émission de rayonnement très brillante.
Cependant, d'autres trous noirs à proximité du Sagittaire A * auront un destin différent, note Hayley. Dans leur cas, le trou noir supermassif les attire constamment jusqu'à ce qu'ils finissent par fusionner avec lui. Dans ce cas, aucune éruption dans le domaine optique ne se produit, et nous pouvons observer tous les signes de cette fusion par des rafales d'ondes gravitationnelles invisibles pour nous. C'est pour cette raison que les scientifiques n'ont pas pu déterminer la présence de trous noirs au centre de notre galaxie et, par conséquent, vérifier l'exactitude de la prédiction de leur nombre par la théorie décrivant l'évolution des galaxies.
Une équipe d'astrophysiciens américains a pu obtenir la première preuve que ces trous noirs existent réellement. Et pas seulement pour prouver leur présence, mais aussi pour compter leur nombre. Les scientifiques ont suggéré que certains de ces trous noirs tourneraient autour du centre de la Voie lactée, non pas seuls, mais associés à une étoile ordinaire, un pulsar ou un autre objet visible.
En présence d'une telle paire, les trous noirs, en règle générale, agissent comme des dominants et commencent progressivement à voler de la matière à une étoile moins dense et plus grande. Si le volume de gaz et de poussière extrait d'une telle étoile devient trop important, le trou noir n'a tout simplement pas le temps d'aspirer toute la matière, ce qui fait apparaître une sorte de "beignet" de gaz chaud et de poussière à proximité, à l'intérieur duquel des éclairs de rayons X apparaissent périodiquement.
Les astrophysiciens expliquent que ces faisceaux de lumière ont une luminosité relativement faible par rapport aux autres cataclysmes stellaires, mais ils se produisent beaucoup plus souvent et ont un spectre particulier. C'est précisément ce qui permet de les distinguer des autres objets au centre de notre galaxie.
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Comme terrain de recherche, l'équipe de Haley a utilisé des images de la proximité du trou noir Sagittarius A *, obtenues à l'aide de l'observatoire à rayons X Chandra au cours des dix dernières années. Sur eux, les scientifiques ont essayé de trouver les paires de trous noirs et d'objets stellaires ordinaires décrits ci-dessus.
En conséquence, les chercheurs ont découvert 12 de ces paires à la fois, situées à une petite distance (en termes cosmiques, bien sûr) du trou noir principal de notre galaxie. Selon les astrophysiciens, la moitié de ces paires pourraient être constituées de trous noirs et de pulsars. Dans le même temps, leur emplacement et leurs propriétés indiquent que autour du Sagittaire A * tournent environ cinq cents paires de ce type et environ 10 mille trous noirs uniques.
Le trou noir central de la Voie lactée (marqué d'un cercle vert) est entouré de nombreuses sources de rayons X (marquées de cercles bleus et rouges), qui sont des paires de trous noirs et d'étoiles.
«Nous avons pu confirmer l'une des théories astronomiques clés et faire des progrès significatifs dans le test de nombreuses autres idées. Par exemple, cette découverte nous aidera à observer les ondes gravitationnelles plus efficacement, car nous avons maintenant la capacité d'estimer avec précision le nombre de fusions de trous noirs pouvant se produire dans la Voie lactée. Il s'avère que tout ce dont nous avons besoin se trouve au centre de notre galaxie », a ajouté Haley.
Nikolay Khizhnyak
