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L’Univers est peuplé d’objets gigantesques dont la masse dépasse l’entendement humain. Mais comment identifier le plus massif d’entre eux ? La question n’est pas simple, car elle dépend de la définition que l’on donne à un objet et de la capacité à observer les confins du cosmos. Voici quelques candidats potentiels qui défient les limites de la physique.
Les trous noirs supermassifs : des monstres au cœur des galaxies
Les trous noirs sont des objets si denses que rien ne peut s’échapper de leur attraction gravitationnelle, pas même la lumière. Ils sont donc invisibles, mais on peut les détecter grâce aux effets qu’ils produisent sur leur environnement, comme le rayonnement X émis par le gaz qu’ils engloutissent. Parmi les trous noirs, les plus massifs sont ceux qui se trouvent au centre des galaxies. On les appelle les trous noirs supermassifs.
Le trou noir supermassif le plus proche de nous est Sagittarius A*, situé à environ 26 000 années-lumière de la Terre, au cœur de notre galaxie, la Voie lactée. Sa masse est estimée à environ 4 millions de fois celle du Soleil. Mais il existe des trous noirs encore plus massifs dans d’autres galaxies. Par exemple, M87*, au centre de la galaxie M87, a une masse d’environ 4 milliards de fois celle du Soleil. Il a été le premier trou noir à être photographié en 2019 par le projet Event Horizon Telescope.
Mais le record actuel est détenu par Phoenix A*, le trou noir supermassif au centre du Phoenix Cluster, un amas de galaxies situé à environ 5,7 milliards d’années-lumière de la Terre. Selon une étude de 2016, sa masse serait d’environ 100 milliards de fois celle du Soleil. C’est peut-être la limite maximale possible pour un trou noir.
Les galaxies : des assemblages d’étoiles et de matière noire
Les galaxies sont des systèmes composés de milliards d’étoiles, de planètes, de trous noirs et de matière noire. La matière noire est une forme hypothétique de matière qui n’émet pas et n’absorbe pas la lumière, mais qui exerce une force gravitationnelle. Elle représente environ 85 % de la masse totale de l’Univers.
Les galaxies ont des formes et des tailles variées. Certaines sont spirales comme la Voie lactée, d’autres sont elliptiques comme M87 ou irrégulières comme le Grand Nuage de Magellan. La masse d’une galaxie dépend principalement de la quantité de matière noire qu’elle contient. Il est donc difficile de la mesurer avec précision.
La galaxie la plus massive connue dans notre voisinage cosmique est NGC 4889, une galaxie elliptique située à environ 300 millions d’années-lumière de la Terre, dans l’amas de Coma. Sa masse est estimée entre 8 et 15 billions (10) de fois celle du Soleil. Son trou noir central aurait une masse d’environ 21 milliards de fois celle du Soleil.
Les amas et les filaments de galaxies : des structures à l’échelle du cosmos
Les galaxies ne sont pas isolées dans l’Univers. Elles sont liées entre elles par la gravitation et forment des groupes ou des amas de galaxies. Ces structures sont les plus grandes entités liées par la gravitation dans l’Univers observable.
Un groupe de galaxies contient généralement quelques dizaines de galaxies. Par exemple, le Groupe local comprend environ 50 galaxies dont la Voie lactée et Andromède. Sa masse totale est d’environ 1 billion (10) de fois celle du Soleil.
Un amas de galaxies contient généralement des centaines ou des milliers de galaxies. Par exemple, l’amas de la Vierge contient environ 1 500 galaxies dont M87. Sa masse totale est d’environ 1,2 billion (10) de fois celle du Soleil.
Mais il existe des structures encore plus grandes dans l’Univers : les filaments de galaxies. Ce sont des réseaux de matière noire et de gaz qui s’étendent sur des centaines de millions d’années-lumière et qui relient les amas de galaxies entre eux. Ils forment une sorte de toile cosmique qui remplit l’espace.
Le plus grand filament connu est le Grand Mur d’Hercule-Couronne boréale, qui s’étend sur environ 10 milliards d’années-lumière et qui contient plusieurs milliers de galaxies. Sa masse est difficile à estimer, mais elle pourrait dépasser celle de tous les autres objets mentionnés précédemment.
Une question sans réponse définitive
En conclusion, il n’existe pas de réponse définitive à la question de l’objet le plus massif de l’Univers. Tout dépend de la façon dont on définit un objet et des limites de nos observations. Il est possible que des objets encore plus massifs existent dans des régions inaccessibles à nos télescopes. L’Univers nous réserve encore bien des surprises.