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Marquez une autre première pour le télescope spatial Hubble de la NASA! Parallèlement aux observations prises avec le télescope à rayons X Swift, une équipe d'astronomes a identifié un jeune amas d'étoiles stellaires pointant vers le premier trou noir de masse intermédiaire vérifié. Ce regroupement d'étoiles fournit une indication significative que des trous noirs de ce type peuvent avoir été au centre d'une galaxie naine maintenant déchiquetée - une découverte qui augmente notre connaissance de l'évolution des galaxies.

«Pour la première fois, nous avons des preuves sur l'environnement, et donc l'origine, de ce trou noir de poids moyen», a déclaré Mathieu Servillat, membre de l'équipe de recherche du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Désigné ESO 243-49 HLX-1, cet incroyable trou noir de masse intermédiaire a été découvert en 2009 par Sean Farrell, du Sydney Institute for Astronomy en Australie, à l'aide du télescope spatial à rayons X XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne. La source 1 de rayons X hyper-lumineux est une beauté de 20 000 masses solaires qui réside au bord de la galaxie ESO 243-49, à quelque 290 millions d'années-lumière. Cependant, les résultats de Newton n'étaient pas la seule contribution - HLX-1 a également été vérifié avec l'observatoire Swift de la NASA en rayons X et Hubble dans les longueurs d'onde proche infrarouge, optique et ultraviolet. Ce qui ressort, c'est la présence d'un groupe de jeunes étoiles encerclant le trou noir et s'étendant sur environ 250 années-lumière d'espace. Alors que les étoiles elles-mêmes sont trop loin pour être résolues, leur ampleur et leurs spectres correspondent à d'autres jeunes amas vus dans des galaxies similaires.

Qu'est-ce qui a justifié l'équipe à la présence d'un amas d'étoiles? Dans ce cas, leurs instruments ont révélé le spectre bleu des gaz chauds émis par le disque d'accrétion situé à la périphérie du trou noir… et il y en avait plus. Ils ont également noté la présence de lumière rouge engendrée par des gaz plus froids qui peuvent indiquer la présence d'étoiles. Il est temps de comparer les résultats avec la modélisation informatique.

"Ce que nous pouvons certainement dire avec nos données Hubble, c'est que nous avons besoin à la fois de l'émission d'un disque d'accrétion et de l'émission d'une population stellaire pour expliquer les couleurs que nous voyons." dit Farrell.

Pourquoi la présence d'un jeune amas d'étoiles est-elle inhabituelle? D'après ce que nous savons jusqu'à présent, ils ne se produisent tout simplement pas en dehors d'un disque aplati tel que HLX-1. Cette découverte peut indiquer que le trou noir de masse intermédiaire a peut-être déjà été au cœur d'une galaxie naine engagée dans un événement de fusion. Les étoiles de la galaxie naine ont été dépouillées, mais pas ses capacités à se former. Pendant l'interaction, le gaz autour du trou noir a été comprimé et la formation d'étoiles a recommencé… mais il y a combien de temps?

«L'âge de la population ne peut pas être limité de manière unique, les populations stellaires très jeunes et très âgées étant autorisées. Cependant, la très ancienne solution nécessite des niveaux excessivement élevés de retraitement du disque et un disque extrêmement petit, ce qui nous conduit à privilégier la jeune solution avec un âge de ~ 13 Myr. » dit l'équipe. «De plus, la présence de couloirs de poussière et l'absence d'activité nucléaire à partir d'observations aux rayons X de la galaxie hôte nous amènent à proposer qu'une fusion mineure riche en gaz ait pu avoir lieu il y a moins de ~ 200 Myr. Un tel événement de fusion expliquerait la présence du trou noir de masse intermédiaire et soutiendrait une jeune population stellaire. »

Des découvertes telles que HLX-1 aideront les astronomes à mieux comprendre comment se forment les trous noirs supermassifs. La conjecture actuelle est que les trous noirs de masse intermédiaire peuvent migrer ensemble pour former leurs plus grands homologues. L'étude de la trajectoire de cette nouvelle découverte peut fournir des informations précieuses… même si elle est inconnue à ce stade. HLX-1 peut être entraîné dans un événement de fusion et il peut simplement se retrouver en orbite autour de l'ESO 243-49. Peu importe ce qui se passe, il est probable qu'il disparaîtra aux rayons X à mesure qu'il épuisera son approvisionnement en gaz.

"Ce trou noir est unique en ce qu'il est le seul trou noir de masse intermédiaire que nous ayons trouvé jusqu'à présent. Sa rareté suggère que ces trous noirs ne sont visibles que pendant une courte période », a déclaré Servillat.

Source de l'histoire originale: Communiqué de presse du Harvard Center for Astrophysics. Pour en savoir plus: Une jeune population stellaire massive autour de la masse intermédiaire Black Hole ESO 243-49 HLX-1.