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Des graines de trous noirs supermassifs dans la Voie lacte ?


Des astronomes ont dcouvert des amas stellaires cachs par les poussires du centre de la Voie lacte et envelopps de nuages molculaires. Ces amas seraient des lieux de naissance de trous noirs intermdiaires, destins tre engloutis un jour par le trou noir supermassif central.

On sait qu'un trou noir galactique supermassif, observ sous la source intense d'ondes radio Sagittarius A*, est au centre de la Voie lacte. On pense mme qu'il dvore, tous les jours, des astrodes mais, attention, un nuage de gaz fonce en direction de son horizon des vnements. Le spectacle de son agonie passionnera certainement les laurats du prix Crafoord 2012 dans les annes venir.

Diffrentes thories ont t proposes pour expliquer la gense de ce trou noir central avec ses millions de masses solaires. Certaines font intervenir la formation de trous noirs intermdiaires. Un groupe d'astronomes japonais vient de publier un article sur arxiv qui apporte de nouveaux lments de scnarios de la formation de tels trous noirs, supposs contenir de quelques centaines quelques milliers de masses solaires.

Il s'agit d'observations faites notamment avec l'Atacama Submillimeter Telescope Experiment (Aste), une antenne-tlescope millimtrique de 10 m de diamtre installe dans le dsert d'Atacama, au Chili. Elle a servi de prototype pour la construction de l'Atacama Large Millimeter Array (Alma).

Aste est un radiotlescope qui permet d'tudier les missions dans le domaine radiomillimtrique des molcules de monoxyde de carbone CO. Ces molcules sont des traceurs de la prsence et de l'tat des nuages molculaires gants composs de dihydrogne. Puisque l'hydrogne, sous forme atomique, est trs minoritaire dans ces nuages, on ne peut pas les dtecter grande distance avec la fameuse raie 21 cm. Mais les molcules de H2, entrant en collision avec les molcules de CO, leur transfrent de l'nergie qu'elles mettent, par la suite, sous forme d'ondes radio dtectables au loin dans la Voie lacte. Surtout, ces ondes peuvent traverser les nuages de poussire qui cachent bon nombre d'toiles prsentes vers le centre de la Galaxie.

Des amas stellaires cachs o natraient des trous noirs massifs



Les chercheurs ont repr de cette manire 4 nuages molculaires gants denses avec plus de 10.000 molcules par centimtre cube. D'une temprature de 50 kelvins environ, ces nuages sont considrs comme tides par comparaison avec ceux, encore plus froids, que l'on observe habituellement. L'un de ces nuages contient Sagittarius A* mais les autres sont en mouvement rapide autour du centre de la Voie lacte.

Sur cette vue d'artiste, on a reprsent un nuage molculaire  tide  en expansion du fait des explosions  rptition de supernovae dans l'amas d'toiles qu'il enveloppe. On pense que de tels amas sont probablement le lieu de formation de certains trous noirs intermdiaires.

Sur cette vue d'artiste, on a reprsent un nuage molculaire tide en expansion du fait des explosions rptition de supernovae dans l'amas d'toiles qu'il enveloppe. On pense que de tels amas sont probablement le lieu de formation de certains trous noirs intermdiaires.


Alors que le nuage enveloppant le trou noir central de la Voie lacte est simplement en rotation, avec un disque de gaz interne probable de 25 annes-lumire de rayon, les trois autres nuages molculaires dtects sont diffrents. Ils sont, eux, en expansion.

Les structures et les signatures dtectes plusieurs longueurs d'onde dans ces nuages semblent impliquer que l'nergie responsable de leur dilatation provient des explosions d'environ 200 supernovae. Selon les chercheurs, l'ensemble des observations est cohrent avec l'hypothse d'amas stellaires gs de 60.000 ans et contenant environ l'quivalent de 100.000 masses solaires.

La dcouverte est intressante. Des raisons thoriques nous laissent penser que de tels amas denses sont le lieu de la formation naturelle des trous noirs de masses intermdiaires. En leur centre, des collisions et des fusions d'toiles se produiraient frquemment avec l'apparition de trous noirs stellaires qui grossiraient facilement. Si c'est bien le cas, une production, plus ou moins continue de trous noirs intermdiaires finissant par rejoindre le centre de la Voie lacte, aurait lieu depuis des milliards d'annes. C'est peut-tre de cette faon que le trou noir central supermassif est apparu et a volu au cours du temps. L'avenir, et d'autres observations de telles graines de trou noir gant, nous le diront probablement.

La vote cleste, telle que la verrait un observateur situ prs d'un hypothtique trou noir devant le centre de notre galaxie.  cause de la dflexion de la lumire passant prs du trou noir, l'image de la Voie lacte n'est plus rectiligne, de plus les principales constellations sont trs dformes. On peut tout de mme reconnatre le Sagittaire et le Scorpion, en haut  gauche, et Alpha et Bta du Centaure, en bas  droite. Une image secondaire de toute la vote cleste se trouve enroule dans un cercle  proximit immdiate de la silhouette du trou noir.

La vote cleste, telle que la verrait un observateur situ prs d'un hypothtique trou noir devant le centre de notre galaxie. cause de la dflexion de la lumire passant prs du trou noir, l'image de la Voie lacte n'est plus rectiligne, de plus les principales constellations sont trs dformes. On peut tout de mme reconnatre le Sagittaire et le Scorpion, en haut gauche, et Alpha et Bta du Centaure, en bas droite. Une image secondaire de toute la vote cleste se trouve enroule dans un cercle proximit immdiate de la silhouette du trou noir (cliquez sur l'image pour l'agrandir).


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