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Alors qu’on les pensait auparavant solidement « arrimés », en raison des masses gigantesques impliquées, des chercheurs ont identifié des preuves de l’existence d’un trou noir supermassif se déplaçant au sein de sa galaxie.

« Habituellement, les trous noirs supermassifs se contentent de rester immobiles »

Les trous noirs supermassifs possèdent une masse incroyable, se révélant généralement des millions voire des milliards de fois supérieures à celle du Soleil. En tant que tels, ils ont une influence incroyable sur l’Univers, piégeant des centaines de millions d’étoiles en orbite autour d’eux pour former des galaxies. La plupart du temps, ces monstres cosmiques constituent un point d’ancrage plutôt stationnaire, mais au fil des années, il a été suggéré que certains trous noirs supermassifs étaient susceptibles de se déplacer.

« Habituellement, les trous noirs supermassifs se contentent de rester immobiles », explique Dominic Pesce, auteur principal de la nouvelle étude, parue dans l’Astrophysical Journal. « Il est bien plus difficile de mettre en mouvement une boule de bowling qu’un ballon de football, en particulier quand cette dernière représente plusieurs millions de masses solaires. »

Les chercheurs d’Harvard et de la Smithsonian Institution ont donc cherché à savoir s’ils pouvaient trouver un de ces monstres supermassifs en mouvement. Dix galaxies lointaines ont été étudiées, abritant toutes des trous noirs avec de l’eau dans leurs disques d’accrétion. Une particularité facilitant la mesure de la vitesse du trou noir, car l’eau crée un signal lumineux radio appelé maser, qui peut ensuite être étudié à l’aide d’antennes radio.

La galaxie J0437+2456, qui abriterait un trou noir supermassif en mouvement — © Sloan Digital Sky Survey / SDSS

Rien n’étant jamais complètement stationnaire dans l’Univers, en raison de l’expansion de ce dernier (avec des objets distants semblant s’éloigner de nous), les astronomes se sont donc concentrés sur des trous noirs se « déplaçant » par rapport aux étoiles de leur galaxie. « Nous avons cherché à savoir si les vitesses des trous noirs étaient les mêmes que celles des galaxies dans lesquelles ils résidaient », explique Pesce. « Ceux-ci ayant normalement la même vélocité, le cas contraire impliquait que le trou noir ait été perturbé. »

Un monstre cosmique « vagabond »

S’appuyant sur l’interférométrie à très longue base (VLBI) afin d’étudier les masers de ces trous noirs supermassifs, l’équipe a constaté que neuf d’entre eux étaient stationnaires, comme prévu, tandis que le dernier semblait être en mouvement. D’environ trois millions de masses solaires, ce vagabond se trouve au centre de la galaxie J0437+2456, située à environ 230 millions d’années-lumière. Des observations complémentaires effectuées à l’aide du regretté radiotélescope d’Arecibo et de l’observatoire Gemini ont permis à l’équipe d’estimer son mouvement à environ 177 000 km/h.

Quel phénomène aurait pu donner à cette métaphorique boule de bowling une telle poussée ? Si des observations supplémentaires devraient permettre de faire la lumière sur ce mystère, les chercheurs pensent avoir été témoins du recul consécutif à la collision entre deux trous noirs supermassifs, ou avoir identifié une paire de trous noirs.

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« Bien que l’on s’attende à ce qu’ils soient nombreux, les scientifiques ont eu du mal à identifier des exemples clairs de trous noirs supermassifs binaires. Ce que nous pourrions voir dans la galaxie J0437+2456 est l’un des trous noirs d’une telle paire, l’autre restant caché à nos observations radio en raison de son absence d’émission de maser », conclut Pesce.

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