Un événement cosmique rare et bizarre impliquant trois trous noirs massifs a conduit à la découverte d’un phénomène sans précédent : un trou noir supermassif se déplaçant à des vitesses incroyables, laissant dans son sillage une traînée d’étoiles nouveau-nées de 200 000 années-lumière. Capturée accidentellement par le télescope spatial Hubble de la NASA, cette extraordinaire traînée de formation d’étoiles est le résultat du trou noir traversant l’espace intergalactique et déclenchant la formation de nouvelles étoiles lorsqu’il impacte le gaz devant lui. L’événement, décrit comme un jeu de billard galactique, est probablement le résultat de multiples collisions entre des trous noirs supermassifs, laissant les astronomes désireux d’enquêter plus avant avec le télescope spatial James Webb et l’observatoire à rayons X Chandra.
Un pont bizarre de 200 000 années-lumière relie une galaxie à son trou noir qui s’échappe
L’univers est si capricieux que même les moindres choses qui pourraient passer inaperçues pourraient avoir de profondes implications. C’est ce qui est arrivé à l’astronome de Yale Pieter van Dokkum lorsqu’il regardait à travers
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Hubble Space Telescope images and noticed a suspected blemish that looked like a scratch on photographic film. For Hubble’s electronic cameras, cosmic rays skimming along the detector look like “scratches.” But once spectroscopy was done on the oddball streak van Dokkum realized it was really a 200,000-<span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>light-year-long chain of young blue stars located over halfway across the universe! van Dokkum and his colleagues believe that it stretches between a runaway monster back hole and the galaxy it was ejected from. The <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>black hole must be compressing gas along its wake, which condenses to form stars. Nothing like it has ever been seen anywhere else in the universe before.
This is an artist’s impression of a runaway supermassive black hole that was ejected from its host galaxy as a result of a tussle between it and two other black holes. As the black hole plows through intergalactic space it compresses tenuous gas in front to it. This precipitates the birth of hot blue stars. This illustration is based on Hubble Space Telescope observations of a 200,000-light-year-long “contrail” of stars behind an escaping black hole. Credit: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)
Hubble Space Telescope Sees Possible Runaway Black Hole Creating a Trail of Stars
There’s an invisible monster on the loose, barreling through intergalactic space so fast that if it were in our solar system, it could travel from Earth to the Moon in 14 minutes. This supermassive black hole, weighing as much as 20 million Suns, has left behind a never-before-seen 200,000-light-year-long “contrail” of newborn stars, twice the diameter of our <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Milky Way galaxy. It’s likely the result of a rare, bizarre game of galactic billiards among three massive black holes.
Rather than gobbling up stars ahead of it, like a cosmic Pac-Man, the speedy black hole is plowing into gas in front of it to trigger new star formation along a narrow corridor. The black hole is streaking too fast to take time for a snack. Nothing like it has ever been seen before, but it was captured accidentally by <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA’s Hubble Space Telescope.
“We think we’re seeing a wake behind the black hole where the gas cools and is able to form stars. So, we’re looking at star formation trailing the black hole,” said Pieter van Dokkum of <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Yale University in New Haven, Connecticut. “What we’re seeing is the aftermath. Like the wake behind a ship we’re seeing the wake behind the black hole.” The trail must have lots of new stars, given that it is almost half as bright as the host galaxy it is linked to.
Le trou noir se trouve à une extrémité de la colonne, qui remonte jusqu’à sa galaxie mère. Il y a un nœud remarquablement brillant d’oxygène ionisé à l’extrémité la plus externe de la colonne. Les chercheurs pensent que le gaz est probablement choqué et chauffé par le mouvement du trou noir frappant le gaz, ou il pourrait s’agir d’un rayonnement provenant d’un disque d’accrétion autour du trou noir. “Le gaz devant lui est choqué à cause de cet impact supersonique à très grande vitesse du trou noir se déplaçant à travers le gaz. Comment cela fonctionne exactement n’est pas vraiment connu », a déclaré van Dokkum.
“C’est un pur hasard que nous sommes tombés dessus”, a ajouté van Dokkum. Il cherchait des amas d’étoiles globulaires dans une galaxie naine voisine. “Je venais de parcourir l’image Hubble, puis j’ai remarqué que nous avions une petite séquence. J’ai immédiatement pensé, ‘oh, un rayon cosmique frappant le détecteur de la caméra et provoquant un artefact d’imagerie linéaire.’ Lorsque nous avons éliminé les rayons cosmiques, nous avons réalisé qu’ils étaient toujours là. Cela ne ressemblait à rien de ce que nous avions vu auparavant.
Cette photo d’archive du télescope spatial Hubble capture une caractéristique linéaire curieuse qui est si inhabituelle qu’elle a d’abord été rejetée comme un artefact d’imagerie des caméras de Hubble. Mais des observations spectroscopiques de suivi révèlent qu’il s’agit d’une chaîne de jeunes étoiles bleues de 200 000 années-lumière. Un trou noir supermassif se trouve à la pointe du pont en bas à gauche. Le trou noir a été éjecté de la galaxie en haut à droite. Il a comprimé du gaz dans son sillage pour laisser une longue traînée de jeunes étoiles bleues. Rien de tel n’a jamais été vu auparavant dans l’univers. Cet événement inhabituel s’est produit alors que l’univers avait environ la moitié de son âge actuel. Crédit : Science : NASA, ESA, Pieter van Dokkum (Yale), Traitement d’image : Joseph DePasquale (STScI)
Parce que c’était tellement bizarre, van Dokkum et son équipe ont effectué une spectroscopie de suivi avec les observatoires WM Keck à Hawaï. Il décrit la traînée d’étoiles comme “assez étonnante, très, très brillante et très inhabituelle”. Cela a conduit à la conclusion qu’il regardait les conséquences d’un trou noir volant à travers un halo de gaz entourant la galaxie hôte.
Cette montée en flèche intergalactique est probablement le résultat de multiples collisions de trous noirs supermassifs. Les astronomes soupçonnent que les deux premières galaxies ont fusionné il y a peut-être 50 millions d’années. Cela a réuni deux trous noirs supermassifs en leur centre. Ils tournaient l’un autour de l’autre comme un trou noir binaire.
Puis une autre galaxie est arrivée avec son propre trou noir supermassif. Cela suit l’ancien idiome: “deux est une compagnie et trois est une foule.” Les trois trous noirs le mélangeant ont conduit à une configuration chaotique et instable. L’un des trous noirs a privé l’élan des deux autres trous noirs et a été éjecté de la galaxie hôte. Le binaire d’origine peut être resté intact, ou le nouveau trou noir intrus peut avoir remplacé l’un des deux qui se trouvaient dans le binaire d’origine et expulsé le compagnon précédent.
Lorsque le trou noir unique a décollé dans une direction, les trous noirs binaires ont décollé dans la direction opposée. Il y a une caractéristique vue du côté opposé de la galaxie hôte qui pourrait être le trou noir binaire en fuite. La preuve circonstancielle de cela est qu’il n’y a aucun signe d’un trou noir actif restant au cœur de la galaxie. L’étape suivante consiste à faire des observations de suivi avec la NASA
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>TélescopespatialJamesWebb[{“attribute=””>JamesWebbSpaceTelescope et l’observatoire de rayons X Chandra pour confirmer l’explication du trou noir.
La prochaine Nancy Grace de la NASA
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Télescopespatialromain[{“attribute=””>RomanSpaceTelescope aura une vue grand angle de l’univers avec la résolution exquise de Hubble. En tant que télescope d’étude, les observations romaines pourraient trouver plus de ces “rayures d’étoiles” rares et improbables ailleurs dans l’univers. Cela peut nécessiter
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>apprentissageautomatique[{“attribute=””>machinelearning en utilisant des algorithmes qui sont très bons pour trouver des formes étranges spécifiques dans une mer d’autres données astronomiques, selon van Dokkum.
Le document de recherche a été publié le 6 avril dans Le
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Lettresdejournalastrophysique[{“attribute=””>AstrophysicalJournalLetters.
Référence : “Un candidat trou noir supermassif en fuite identifié par des chocs et la formation d’étoiles dans son sillage” par Pieter van Dokkum, Imad Pasha, Maria Luisa Buzzo, Stephanie LaMassa, Zili Shen, Michael A. Keim, Roberto Abraham, Charlie Conroy, Shany Danieli , Kaustav Mitra, Daisuke Nagai, Priyamvada Natarajan, Aaron J. Romanowsky, Grant Tremblay, C. Megan Urry et Frank C. van den Bosch, 6 avril 2023, Les lettres du journal astrophysique.
DOI : 10.3847/2041-8213/acba86
Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’ESA. Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, gère le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore mène les opérations scientifiques de Hubble. STScI est exploité pour la NASA par l’Association des universités pour la recherche en astronomie, à Washington, DC
