Le trou noir de masse intermédiaire nouvellement découverte, nommé NGC 6099 HLX-1, réside dans un cluster d’étoiles compact à la périphérie du Galaxy NGC 6099 elliptique, environ 40 000 années-lumière du centre de la galaxie.
NGC 6099 est situé à environ 450 millions d’années-lumière dans la constellation d’Hercule.
Les astronomes ont d’abord vu une source inhabituelle de rayons X dans une image de cette galaxie prise par l’observatoire de rayons X de la NASA en 2009.
Ils ont ensuite suivi son évolution avec l’observatoire spatial XMM-Newton d’ESA.
«Les sources de rayons X avec une telle luminosité extrême sont rares en dehors des noyaux de la galaxie et peuvent servir de sonde clé pour identifier les trous noirs insaisissables de masse intermédiaire», a déclaré le Dr Yi-Chhi Chang, astronome de l’Université nationale de Hua Tsing.
«Ces objets représentent un lien manquant crucial dans l’évolution des trous noirs entre la masse stellaire et les trous noirs supermassifs.»
L’émission de rayons X provenant de NGC 6099 HLX-1 a une température de 3 millions de degrés compatibles avec un événement de perturbation des marées.
En utilisant le télescope spatial NASA / ESA Hubble, les astronomes ont trouvé des preuves d’un petit groupe d’étoiles autour du trou noir.
Ce cluster donnerait le trou noir pour se régaler, car les étoiles sont si étroitement remplies ensemble qu’elles ne sont qu’à quelques mois de lumière (environ 500 milliards de miles).
Le trou noir suspecté de masse intermédiaire a atteint une luminosité maximale en 2012, puis a continué à diminuer à 2023.
Les observations optiques et aux rayons X au cours de la période ne se chevauchent pas, ce qui complique l’interprétation.
Le trou noir a peut-être déchiré une étoile capturée, créant un disque de plasma qui affiche la variabilité, ou il peut avoir formé un disque qui scintille alors que le gaz tombe vers le trou noir.
« Si le trou noir de masse intermédiaire mange une étoile, combien de temps faut-il pour avaler son gaz? » a déclaré le Dr Roberto Soria, astronome de l’Institut national italien d’astrophysique.
«En 2009, HLX-1 était assez brillant. Puis en 2012, c’était environ 100 fois plus brillant. Et puis il est revenu.»
. « Alors maintenant, nous devons attendre et voir s’il s’évaser plusieurs fois, ou il y a eu un début, il y avait un pic, et maintenant ça va juste aller jusqu’à ce qu’il disparaisse. »
Il existe deux théories alternatives. La première est que les trous noirs de masse intermédiaire sont les graines pour construire des trous noirs encore plus grands en venant ensemble, car les grandes galaxies se développent en prenant des galaxies plus petites. Le trou noir au milieu d’une galaxie pousse également pendant ces fusions.
Les observations de Hubble ont révélé une relation proportionnelle: plus la galaxie est énorme, plus le trou noir est gros. L’image émergente avec cette nouvelle découverte est que les galaxies pourraient avoir des trous noirs de masse intermédiaire satellite qui orbitent dans le halo d’une galaxie mais ne tombent pas toujours au centre.
Une autre théorie est que les nuages de gaz au milieu des halos de matière noire dans l’univers précoce ne font pas d’abord les étoiles, mais s’effondrent directement dans un trou noir supermassif.
La découverte par Webb de trous noirs très éloignés étant disproportionnellement plus massive par rapport à leur galaxie hôte a tendance à soutenir cette idée.
Cependant, il pourrait y avoir un biais d’observation vers la détection de trous noirs extrêmement massifs dans l’univers distant, car ceux de plus petite taille sont trop faibles pour être vus.
En réalité, il pourrait y avoir plus de variété dans la façon dont notre univers dynamique construit des trous noirs.
Des trous noirs supermassifs s’effondrent à l’intérieur des halos de matière noire pourraient simplement se développer d’une manière différente de ceux qui vivent dans des galaxies naines où l’accrétion de trou noir pourrait être le mécanisme de croissance privilégié.
« Donc, si nous avons de la chance, nous allons trouver plus de trous noirs flottants devenant soudainement brillants à cause d’un événement de perturbation des marées », a déclaré le Dr Soria.
«Si nous pouvons faire une étude statistique, cela nous dira combien de ces trous noirs de masse intermédiaire sont, à quelle fréquence ils perturbent une étoile, comment des galaxies plus grandes ont grandi en assemblant des galaxies plus petites.»
Les résultats ont été publiés dans le Journal astrophysique.
