Il y a trois ans, une équipe dirigée par l’Université de l’Utah a découvert qu’une galaxie nain ultra-compacte contenait un trou noir supermassif, alors la plus petite galaxie connue pour abriter un tel trou noir géant. Les résultats ont suggéré que les nains étaient probablement des restes minuscules de galaxies plus grandes qui ont été dépouillées de leurs couches extérieures après avoir heurté d’autres galaxies plus grandes.
Maintenant, le même groupe d’astronomes et de collègues d’U a trouvé deux galaxies nanas ultracompactes avec des trous noirs supermassifs. Ensemble, les trois exemples suggèrent que les trous noirs se cachent au centre de la plupart de ces objets, ce qui pourrait doubler le nombre de trous noirs supermassifs connus dans l’univers. Les trous noirs constituent un pourcentage élevé de la masse totale des galaxies compactes, soutenant la théorie selon laquelle les nains sont des restes de galaxies massives qui ont été déchirées par de plus grandes galaxies.
« Nous ne comprenons toujours pas comment les galaxies se forment et évoluent avec le temps. Ces objets peuvent nous dire comment les galaxies fusionnent et entrent en collision », explique Chris Ahn, doctorant au Département de Physique et Astronomie, et auteur principal de l’étude internationale qui Publié lundi dans The Astrophysical Journal. « Peut-être qu’une fraction des centres de toutes les galaxies sont en réalité ces galaxies compactes dépouillées de leurs parties extérieures ».
Mesurer les galaxies
Les auteurs ont mesuré deux galaxies naines ultra-compactes, appelées VUCD3 et M59cO, qui se situent bien au-delà des bras en spirale de notre Voie Lactée, en orbite de galaxies massives dans le groupe de galaxies Virgo. Ils ont détecté un trou noir supermassiforme dans les deux galaxies; Le trou noir de VUCD3 a une masse équivalente à 4,4 millions de soleils, constituant environ 13% de la masse totale de la galaxie, et le trou noir de M59cO a une masse de 5,8 millions de soleils, ce qui représente environ 18% de sa masse totale.
En comparaison, le trou noir monstrueux au centre de la Voie lactée a une masse de 4 millions de soleils, mais représente moins de 0,01 pour cent de la masse totale de la galaxie.
« C’est très étonnant quand vous en pensez vraiment. Ces nains ultra-compacts ont environ 0,1 pour cent de la taille de la Voie lactée, mais ils hébergent des trous noirs supermassifs qui sont plus grands que le trou noir au centre de notre propre galaxie », les merveilles Ahn.
Pour calculer la masse des galaxies naines ultra-compactes, les astronomes ont mesuré le mouvement des étoiles en utilisant le télescope Gémeaux Nord situé sur le volcan Mauna Kea à Hawaï. Les astronomes doivent corriger les distorsions causées par l’atmosphère terrestre. Ils ont tiré un laser dans le ciel pour faire une fausse petite étoile et ont déplacé un miroir autour de centaines de fois par seconde pour annuler la distorsion. Ils ont ensuite appliqué la technique aux galaxies naines ultra-compactes, qui sont si petites que les corrections sont nécessaires pour mesurer les mouvements à l’intérieur de l’objet. La technique, connue sous le nom d’optique adaptative, met en valeur la galaxie autrefois floue.
Ils ont également analysé les images du télescope spatial Hubble pour mesurer la répartition des étoiles dans chaque galaxie et ont créé une simulation par ordinateur qui correspond le mieux à leurs observations.
Ils ont constaté que le mouvement des étoiles au centre des galaxies était beaucoup plus rapide que ceux de l’extérieur, une signature classique d’un trou noir. VUCD3 et M59cO sont la deuxième et la troisième galaxies naines ultra compactes qui contiennent un trou noir supermassif, ce qui suggère que tous ces nains peuvent héberger des objets de sucettes légères similaires.
Des mystères de galaxies nains ultra compact et compact
Les astronomes ont découvert des galaxies nanas ultra compactes à la fin des années 1990. Les objets sont composés de centaines de millions d’étoiles densément regroupées en moyenne de 100 années-lumière. Les scientifiques ont pris des mesures pour voir ce qui se passait à l’intérieur des galaxies, et quelque chose ne s’ajoute pas; Les galaxies naines ultra-compactes avaient plus de masse que leurs étoiles seules pouvaient expliquer. L’auteur principal Anil Seth, professeur adjoint au Département de physique et d’astronomie de l’U, a dirigé l’étude de 2014 qui a trouvé la première galaxie nain ultra-compacte avec un trou noir supermassiforme. Les deux études U-led font valoir que les trous noirs supermassifs au centre des galaxies sont responsables de la masse supplémentaire.
Une autre théorie des nains est qu’ils ne sont que des clusters d’étoiles vraiment massives – des groupes de cent mille étoiles nés en même temps. Le plus grand groupe d’étoiles de la Voie lactée est de trois millions d’étoiles, et les galaxies naines ultra compactes sont 10 à 100 fois plus grandes que cela. « La question était: » Est-ce parce qu’ils forment de plus grands groupes d’étoiles avec le même processus? Ou sont-ils différents d’une certaine manière? » Ce travail montre qu’ils sont différents « , poursuit Seth.
« Il est évident en rétrospective, parce que le centre d’une galaxie ordinaire ressemble presque exactement à ces objets, mais ce n’était pas ce que la plupart des gens pensaient qu’ils étaient. Je n’étais pas convaincu que nous allions trouver un trou noir quand j’ai pris le Observations « , dit Seth. « C’est un bon exemple de découverte scientifique et à quelle vitesse vous pouvez réorienter notre compréhension de l’univers ».
Les trous noirs et la formation de galaxies
Les trous noirs sont des zones avec une gravité si forte que même la lumière ne peut pas s’échapper. Ils se forment lorsque les étoiles s’effondrent, laissant derrière eux un trou noir avec une masse dense qui exerce une force gravitationnelle sur les objets qui l’entourent. Les trous noirs supermassifs ont une masse de plus d’un million de soleils et sont censés être au centre de toutes les grandes galaxies.
Une explication pour le trou noir supermassif à l’intérieur des galaxies naines ultra-compactes est que les galaxies étaient autrefois constituées de milliards d’étoiles. Les auteurs croient que les nains ont été « engloutis » et déchirés par la gravité des galaxies beaucoup plus grandes. Le trou noir nain ultra compact est le reste de sa taille autrefois massive. Les résultats changent la façon dont les astronomes peuvent rassembler la façon dont les galaxies se forment et évoluent avec le temps.
« Nous savons que les galaxies fusionnent et combinent tout le temps – c’est ainsi que les galaxies évoluent. Notre Voie Lactée émet des galaxies alors que nous parlons », dit Seth. « Notre image générale de la forme des galaxies est que ces petites galaxies fusionnent pour former de grandes galaxies. Mais nous avons une image vraiment incomplète. Les galaxies naines ultra-compactes nous fournissent un calendrier plus long pour pouvoir voir ce qui s’est passé dans le passé . »
La Source: http://bit.ly/2pFUvLS
