Le télescope spatial James Webb (JWST) a fourni la preuve la plus solide à ce jour d’un trou noir supermassif fuyant activement sa galaxie hôte à une vitesse stupéfiante de 2,2 millions de miles par heure (3,6 millions de km/h). Cette découverte, actuellement en cours d’examen par les pairs en vue d’une publication dans The Astrophysical Journal Letters, confirme des décennies de prédictions théoriques sur ces événements cosmiques rares. Cette découverte offre un aperçu critique de la dynamique chaotique de l’évolution des galaxies et des interactions extrêmes entre les trous noirs supermassifs.
La chasse à un hors-la-loi cosmique
Les astronomes ont identifié pour la première fois le trou noir potentiel en fuite en 2023, repérant un flux stellaire inhabituel dans les images d’archives du télescope spatial Hubble. Des observations de suivi avec l’Observatoire Keck ont révélé un trou noir de 20 millions de masse solaire laissant derrière lui une traînée d’étoiles nouvellement formées de 200 000 années-lumière – un sillage deux fois le diamètre de la Voie Lactée. Cette piste est essentielle : elle montre que le trou noir ne s’est pas simplement formé de manière isolée, mais s’est activement déplacé dans l’espace, entraînant du gaz avec lui.
L’imagerie infrarouge moyen du JWST en a fourni la preuve définitive : une onde de choc distincte, ou choc en arc, se formant au bord d’attaque du trou noir en fuite. Cette onde de choc s’apparente au sillage derrière un navire à grande vitesse, le trou noir agissant comme un vaisseau invisible poussant du gaz et de la poussière devant lui.
“Tout dans cet objet nous disait qu’il était vraiment spécial, mais voir cette signature claire dans les données était incroyablement satisfaisant”, a déclaré l’auteur principal de l’étude Pieter van Dokkum, professeur d’astronomie et de physique à l’Université de Yale.
Comment les trous noirs s’échappent-ils ?
Les trous noirs supermassifs (SMBH) résident généralement au centre des galaxies, maintenus en place par d’immenses forces gravitationnelles. Pour s’échapper, il faut qu’un événement extraordinaire se produise. La théorie dominante actuelle suggère que des interactions violentes entre au moins deux SMBH – chacun avec une masse supérieure à 10 millions de soleils – peuvent produire un « coup de pied » suffisamment puissant pour éjecter l’un d’entre eux.
Le trou noir en fuite observé résulte probablement d’une rencontre aussi chaotique. Cela signifie que les galaxies peuvent perdre leur SMBH central, modifiant ainsi leur évolution future de manière imprévisible. La violence de ces interactions aurait été immense, remodelant l’environnement galactique environnant.
Recherches futures et questions ouvertes
Bien qu’il s’agisse du premier SMBH en fuite confirmé, les astronomes soupçonnent qu’il en existe d’autres. Un candidat prometteur est le « Cosmic Owl », un système énigmatique situé à environ 11 milliards d’années-lumière. Le Cosmic Owl comporte deux noyaux galactiques, chacun abritant un SMBH actif, ainsi qu’un troisième SMBH intégré dans un nuage de gaz entre eux. L’origine de ce troisième trou noir reste floue. Certains chercheurs suggèrent qu’il s’est échappé de l’une des galaxies hôtes, mais les observations JWST du groupe de van Dokkum suggèrent qu’il pourrait s’être formé in situ par l’effondrement direct du gaz après que les galaxies ont failli entrer en collision.
La découverte de trous noirs incontrôlables approfondit notre compréhension de l’évolution galactique. En étudiant ces valeurs aberrantes, les scientifiques peuvent mieux modéliser la dynamique des fusions de trous noirs, les interactions entre galaxies et le sort à long terme des structures galactiques. La capacité du JWST à observer ces phénomènes avec des détails sans précédent promet de révéler d’autres secrets sur les processus les plus énergétiques de l’univers.
