La Voie lactée et la galaxie satellite Leo I. (ESA/Gaia/DPAC ; SDSS) Une minuscule galaxie en orbite autour de la Voie lactée appelée Lion I pourrait abriter un énorme secret.
Selon une nouvelle analyse, la région centrale du Lion I possède un supermassif absolument monstre trou noir , par rapport à la masse de la galaxie. La galaxie elle-même fait environ 20 millions de fois la masse du Soleil. Le trou noir représente environ 3,3 millions de masses solaires, soit environ 16 % de la masse totale de la galaxie.
Bien qu'il y ait une grande marge d'incertitude, le résultat reste une énorme surprise. Cette masse de 3,3 millions de masses solaires est assez proche de la masse du Sagittaire A*, le trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée. Sgr A * est d'environ 4 millions de masses solaires - et des calculs récents évaluent la masse de la Voie lactée à environ 1,3 billion de masses solaires .
C'est une différence absolument stupéfiante dans les rapports de masse. La présence éventuelle d'un si grand trou noir dans une si petite galaxie est surprenante puisque nous pensions en avoirrègles assez fiablespour le rapport d'un trou noir central à sa galaxie. Mais, s'il est vérifié, cela pourrait nous dire quelque chose de nouveau sur la façon dont les galaxies et le supermassif trous noirs à leurs centres, croître et évoluer.
'Une masse de trou noir aussi grande dans le Lion I est significative à bien des égards', les chercheurs ont écrit dans leur article .
'Il s'agit de la première détection d'un trou noir dans une galaxie sphéroïdale naine à l'aide d'une cinématique spatialement résolue, il a une masse similaire à la masse stellaire totale du système, et c'est une masse comparable à celle du trou noir dans le centre de la Voie Lactée.'
Il y a tout un essaim de galaxies naines dans l'espace autour de la Voie lactée (et autour d'autres galaxies aussi), certaines qui sontDans le processusd'entrer en collision et d'être absorbé par l'autre galaxie. On pense que c'est un moyen important par lequel les galaxies grossissent progressivement au fil du temps.
Mais toutes les galaxies naines ne sont pas construites de la même manière, et les étudier peut nous aider à comprendre la diversité galactique et comment ces objets se forment.
Leo I, situé à environ 820 000 années-lumière de la Terre, est l'une de ces valeurs aberrantes potentielles. Contrairement à la plupart des satellites de la Voie lactée, il s'est avéré qu'il n'avait pas beaucoup matière noire – la colle gravitationnelle directement indétectable qui lie l'Univers.
Bien que nous ne puissions pas sonder directement la matière noire, nous pouvons la mesurer en fonction de l'influence qu'elle a sur les choses que nous pouvons détecter. Les étoiles, par exemple, tournent autour de leurs galaxies plus rapidement qu'elles ne le devraient si seule la matière détectable les influençait.
Les astronomes de l'Université du Texas à l'observatoire McDonald d'Austin voulaient étudier le profil de matière noire de Leo I, ou la façon dont la densité de matière noire change du centre de la galaxie à sa périphérie.
Ils ont pris de nouvelles observations de Leo I à l'aide du télescope Harlan J. Smith à l'observatoire McDonald, puis ont saisi ces données et des modèles sophistiqués de la galaxie dans un superordinateur pour analyse. Et leurs résultats ont montré qu'un trou noir supermassif devrait se cacher au centre de la galaxie.
«Les modèles crient qu'il faut un trou noir au centre; vous n'avez pas vraiment besoin de beaucoup de matière noire,' a déclaré l'astronome Karl Gebhardt de l'UT Austin.
«Vous avez une très petite galaxie qui tombe dans la Voie lactée, et son trou noir est à peu près aussi massif que celui de la Voie lactée. Le rapport de masse est absolument énorme. La Voie Lactée est dominante ; le trou noir du Lion I est presque comparable.
L'article de l'équipe a montré que les mesures précédentes des vitesses orbitales des étoiles dans Leo I montraient un fort biais en faveur des étoiles plus lentes ; c'est pourquoi les calculs précédents ont peut-être manqué une masse aussi énorme. Étant donné que la nouvelle étude prétend ne pas avoir un tel biais, elle a pu trouver ce que d'autres ont manqué.
Mais le résultat n'est pas tout à fait sans précédent non plus.
En 2014, une galaxie naine d'une masse totale de 140 millions de masses solaires s'est avérée avoir un trou de bloc supermassif pointant à 21 millions de masses solaires – environ 15% de la masse galactique totale. Puis, en 2017, deux autres galaxies naines ont été découvertes avec des morceaux de trous noirs , de 4,4 millions et 5,8 millions de masses solaires - 13 et 18% des masses de leurs galaxies hôtes, respectivement.
Ainsi, alors que nous n'avons actuellement 'aucune explication pour ce type de trou noir dans les galaxies sphéroïdales naines', selon l'astronome UT Austin María José Bustamante , c'est peut-être en fait un phénomène assez courant.
Et cela pourrait aider à expliquer comment les trous noirs supermassifs deviennent si supermassifs. Lorsque deux galaxies fusionnent, leurs trous noirs supermassifs devraient également le faire. Ce qui signifie que les galaxies naines pourraient alimenter les trous noirs des énormes.
'Si la masse du trou noir de Leo I est élevée, cela peut expliquer comment les trous noirs se développent dans les galaxies massives', Gebhard a dit .
La recherche a été publiée dans Le Journal Astrophysique .