Des astronomes européens détectent un trou noir sans galaxie hôte
Grâce à deux des équipements astronomiques les plus puissants - le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA et le très grand télescope (VLT) de l'ESO installé à Cerro Paranal (Chili) - une équipe d'astronomes européens a découvert un quasar lumineux ... sans la galaxie massive qui l'entoure habituellement - la galaxie hôte. La découverte tangible de cet objet - une première - est le résultat le plus marquant d'une étude conjointe Hubble-VLT des quasars. Selon une explication insolite, la galaxie hôte pourrait être constituée quasi exclusivement de "matière sombre". La découverte a été publiée la semaine dernière dans la revue Nature Physics. Très distants de la Terre, les quasars sont des sources de rayonnement très puissantes. Ils sont habituellement associés à des galaxies comportant en leur centre un trou noir actif. L'équipe, composée d'astronomes de Belgique, de France, d'Allemagne et de Suisse, a observé en détail 20 quasars relativement proches afin d'étudier les propriétés de leurs galaxies hôtes. Pour 19 de ces quasars, ils ont découvert, comme l'on s'y attendait, que ces trous noirs super massifs étaient entourés par une galaxie hôte. Mais lorsqu'ils ont étudié le quasar lumineux HE0450-2958, situé à quelque 5.000 millions d'années-lumière de la Terre, ils n'ont trouvé nulle trace de galaxie hôte. Les trous noirs super massifs se cachent habituellement au centre des galaxies les plus massives, dont notre Voie Lactée. Ces trous noirs se manifestent parfois de façon spectaculaire en engloutissant toute la matière qui les entoure. Les observations de ces dix dernières années ont démontré que les quasars sont généralement associés à des galaxies hôtes massives. Observer la galaxie hôte d'un quasar est un réel défi car le quasar éclipse complètement cette dernière, dont il masque la structure sous-jacente. Pour surmonter ce problème, les astronomes ont élaboré une stratégie nouvelle et des plus efficaces. En combinant les images ultraprécises de Hubble avec la spectroscopie du VLT de l'ESO, ils ont pu observer leur échantillon de 20 quasars en même temps qu'une étoile de référence. Utilisée comme source lumineuse de référence, cette étoile leur a permis de séparer la lumière de la galaxie environnante de celle du quasar. Mais malgré le recours à ces techniques innovantes, aucune galaxie hôte n'a été détectée dans les environs de HE0450-2958. En d'autres termes, s'il existe néanmoins une galaxie hôte (GH), elle doit être au moins six fois plus "pâle" que les GH habituelles, ou avoir un rayon inférieur à 300 années-lumière, soit 20 à 170 fois moins que les GH typiques. "Nous devons donc en conclure que, contrairement à nos attentes, ce quasar lumineux n'est pas entouré par une galaxie massive", a déclaré Pierre Magain, de l'université de Liège (Belgique). "Avec la puissante combinaison de Hubble et du VLT, nous avions les moyens de détecter une galaxie hôte normale". Les astronomes ont cependant découvert, juste à côté du trou noir, un intéressant nuage de gaz de la taille d'une petite galaxie, soit environ 2.500 années-lumière de large, qu'il appellent le "blob". Ce nuage, comme le montrent les observations du VLT, est échauffé par les intenses rayonnements du quasar - et non des étoiles qui le composent. Très probablement, c'est en se nourrissant de gaz arraché à ce nuage que le trou noir super massif s'est transformé en quasar. "L'absence d'une galaxie hôte massive, combinée à l'existence du blob et de la galaxie 'pouponnière d'étoiles', nous amènent à penser que nous avons découvert un quasar véritablement exotique", a déclaré Frédéric Courbin, de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suisse). "Il est quasi certain que la flambée de la formation stellaire dans la galaxie hôte et le quasar lui-même résulte d'une collision qui s'est produite il y a quelque 100 millions d'années. Ce qui est arrivé au quasar présumé, nous ne le savons pas". Les astronomes avancent diverses explications possibles. La galaxie hôte a-t-elle été complètement perturbée lors de la collision? Un trou noir isolé aurait-il traversé le disque d'une galaxie spirale en lui arrachant du gaz? Il aurait fallu pour cela que des conditions très spéciales soient réunies, et la galaxie voisine n'aurait d'ailleurs probablement pas été désorganisée à ce point. De nouvelles études devraient permettre de clarifier la situation. Autre hypothèse insolite: la galaxie abritant le trou noir ne contenait que de la "matière obscure". Peut-être s'agit-il d'une phase normale dans la formation d'une galaxie massive, auquel cas cette phase serait alors intervenue avec un retard de plusieurs milliards d'années par rapport à la plupart des autres.
Pays
Belgique, Suisse, Allemagne, France