The Large Magellanic Cloud Could Hide a Supermassive Black Hole
La Galaxie voisine de la Voie lactée, le Grand Nuage de Magellan (LMC), pourrait cacher un secret monstrueux. Cette galaxie naine, un satellite de notre galaxie, pourrait avoir son propre trou noir supermassif. La preuve de ce titan cosmique caché a été apportée par des étoiles hypervéloces à la périphérie de la Voie lactée ; ces ‘étoiles fugitives’ qui semblent avoir été expulsées du LMC par un trou noir supermassif jusqu’alors inconnu.
Des étoiles hypervéloces à la rescousse
L’équipe derrière cette découverte surprenante est parvenue à ses conclusions en étudiant 21 étoiles hypervéloces se déplaçant si rapidement qu’elles s’échapperont bientôt de notre galaxie. En traçant la trajectoire de ces étoiles ultra-rapides à l’aide du satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne, les chercheurs ont découvert que la moitié d’entre elles étaient accélérées par le trou noir supermassif de la Voie lactée, Sagittarius A* (Sgr A*).
L’autre moitié de ces étoiles, selon l’équipe, se serait échappée vers la périphérie de la Voie lactée après une rencontre gravitationnelle avec un trou noir supermassif au cœur du Grand Nuage de Magellan, séparant ces étoiles de leurs partenaires stellaires binaires.
« Il est stupéfiant de réaliser que nous avons un autre trou noir supermassif juste à côté, cosmiquement parlant », a déclaré Jesse Han, chef de l’équipe du Centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian. « Les trous noirs sont si furtifs que celui-ci a été pratiquement sous notre nez tout ce temps. »
Les étoiles hypervéloces en cavale
Les étoiles hypervéloces sont thought to be created when a binary star system gets too close to a supermassive black hole. Lorsque l’une de ces étoiles est capturée dans une orbite serrée autour du trou noir ou est même dévorée lors d’un violent événement de désintégration par marée (TDE), son partenaire est éjecté à des vitesses dépassant plusieurs millions de miles par heure.
« Nous savions que ces étoiles hypervéloces existaient depuis un moment, mais Gaia nous a donné les données dont nous avions besoin pour comprendre d’où elles viennent réellement », a déclaré Kareem El-Badry de l’Institut de technologie de Californie.
En combinant ces données avec les nouveaux modèles théoriques de déplacement de ces étoiles, l’équipe a fait cette remarquable découverte.
Une théorie confirmée
Une théorie existante suggérait que si un trou noir supermassif existe dans le LMC, cela créerait un amas d’étoiles hypervéloces à la périphérie de la Voie lactée en raison du mouvement de cette galaxie naine satellite autour de notre galaxie.
Les chercheurs ont théorisé que les propriétés des étoiles hypervéloces observées à la périphérie de la Voie lactée ne pouvaient pas être expliquées par d’autres mécanismes d’accélération possibles ne faisant pas intervenir un trou noir supermassif, comme un coup de pied d’une étoile compagnon subissant une explosion de supernova, par exemple.
En plus des preuves recueillies qui supportent la possibilité d’un trou noir supermassif dans le LMC, les scientifiques ont pu utiliser les vitesses de ces étoiles et leur quantité par rapport à celles accélérées par Sgr A* pour déduire la masse du trou noir du LMC. Toutes choses considérées, l’équipe a déterminé que la masse du trou noir du LMC est environ 600 000 fois la masse du soleil. Cela en fait en réalité un trou noir supermassif plutôt diminutif.
Sgr A*, au cœur de la Voie lactée, a une masse 4,3 millions de fois celle du soleil, tandis que le trou noir supermassif de la galaxie M87 a une masse d’environ 5 milliards de fois celle de notre étoile !
Des conclusions déconcertantes
« La seule explication que nous puissions trouver pour ces données est l’existence d’un trou noir monstre dans notre galaxie voisine », a déclaré Scott Lucchini du Centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian. « Ainsi, dans notre voisinage cosmique, ce n’est pas seulement le trou noir supermassif de la Voie lactée qui expulse les étoiles de sa galaxie. »
Les recherches de l’équipe ont été acceptées pour publication dans la revue The Astrophysical Journal.
