Les trous noirs sont parmi les objets les plus violents de l’univers. Ils sont créés par la mort d’étoiles massives. Lorsqu’une étoile atteint la fin de sa vie, elle s’effondre sous l’effet de la gravité, provoquant une explosion de supernova.
Le noyau de l’étoile continue de s’effondrer, devenant plus lourd et plus dense jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’un singularitéun point infiniment petit de densité infinie : un trou noir.
Les trous noirs sont de différents types, selon l’étoile d’où ils sont nés.
Explorons les sept plus grands trous noirs de l’univers, qui présentent des caractéristiques diverses. Cette liste est basée sur leur masse (en termes de masse solaire).
Veuillez noter que toutes les masses sont approximatives.
1. Phénix A
Masse: 100 milliards de masses solaires
Emplacement: Amas de Phénix
Le groupe Phoenix. Crédit : NASA/CXC/MIT/M.McDonald et al et NASA/STScI.
L’amas du Phénix est une galaxie massive composée de milliers de galaxies liées par la gravité. Cela en fait l’un des plus grands amas de galaxies que nous connaissions.
Au centre de cet amas se trouve Pheonix A, la galaxie centrale, qui abrite les noyaux galactiques actifs (AGN). Les trous noirs supermassifs alimentent les AGN et jouent un rôle crucial dans la formation et l’évolution des galaxies.
Le SMBH au centre de Phoenix A est essentiel à l’activité de l’AGN. Selon les modèles théoriques, le SMBH a une masse de 100 milliards de masses solaires. Cela signifie qu’il pourrait être le plus grand trou noir connu.
Sa circonférence est si grande qu’il faudrait 71 jours et 14 heures pour en faire le tour, à la vitesse de la lumière !
Le diamètre de Schwarzschild de son horizon des événements est d’environ 590,5 milliards de kilomètres, ce qui est assez immense pour éclipser l’ensemble de notre système solaire. Le diamètre de Schwarzschild est la limite théorique autour d’un trou noir non rotatif duquel rien ne peut s’échapper.
2. IC 1101
Masse: 40 à 100 milliards de masses solaires
Emplacement: Amas de galaxies Abell 2029
La galaxie IC 1101. Crédit : Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Institute).
La galaxie IC 1101 est une galaxie lenticulaire. Ces galaxies se situent entre les galaxies spirales et les galaxies elliptiques en termes de forme. Elles ont une structure en disque similaire à celle des galaxies spirales mais n’ont pas de bras spiraux. Ces galaxies ont peu de formation d’étoiles en cours.
Au centre d’IC 1101 se trouve un trou noir dont la masse est estimée entre 40 et 100 masses solaires. Ces estimations sont basées sur divers modèles théoriques et sur des observations connexes, ce qui explique la grande variabilité de la masse.
La présence du trou noir est déduite des effets gravitationnels sur le gaz voisin.
3. TON 618
Masse: 40,7 milliards de masses solaires
Emplacement: Près des constellations des Chiens de Chasse et de la Chevelure de Bérénice
La galaxie TON 618. Crédit : Sloan Digital Sky Survey, observatoire d’Apache Point, Consortium de recherche astrophysique.
Les quasars sont une sous-classe des AGN. TON 618 est un quasar superlumineux, c’est-à-dire exceptionnellement brillant. Ils sont pertinents pour comprendre la formation et l’évolution des galaxies.
Au centre de TON 618 se trouve un quasar de 40,7 milliards de masses solaires. La masse du quasar est estimée à partir des données d’observation des spectres d’émission du quasar, qui sont comme l’empreinte digitale du quasar.
Comparaison de l’horizon des événements de Phoenix A et TON 618 avec l’orbite de Neptune. Crédit : Faren29/Wikimedia Commons.
Il est également 140 trillions de fois plus lumineux que le Soleil. Grâce à sa luminosité, il fournit des informations cruciales sur le comportement du SMBH et de son disque d’accrétion, qui est le disque rotatif de gaz et de poussières qui y tombent.
Le quasar TON 618 abrite également une grande quantité d’hydrogène neutre, l’élément le plus abondant de l’univers. Il sert de bloc de construction à partir duquel ces structures sont construites. Il présente donc un grand intérêt pour les scientifiques.
4. S5 0014+81
Masse: 40 milliards de masses solaires
Emplacement: Près de la constellation de Céphée
Vue d’artiste d’un SMBH ayant des milliards de masses solaires. Crédit : NASA/JPL-Caltech.
La galaxie hôte est un quasar radio à spectre plat (FSRQ), une galaxie elliptique géante dotée d’une luminosité extrême. Comme TON 618, elle possède également un AGN et un SMBH au centre.
En raison de sa luminosité élevée, la masse du SMBH a été estimée à l’aide des spectres d’émission de la galaxie hôte. Il possède 40 milliards de masses solaires, soit l’équivalent de quatre grands nuages de Magellan (les galaxies satellites les plus grandes et les plus massives en orbite autour de la Voie Lactée).
Le diamètre de Schwarzschild du SMBH est de 240 milliards de kilomètres, soit la moitié de celui du SMBH de Phoenix A.
Selon les modèles d’évolution, la galaxie hôte s’est formée dans l’univers primitif environ 1,6 milliard d’années après le Big Bang et survivra encore 1,3 x 1099 ans !
5. Abell 1201 BCG
Masse: 32,7 milliards de masses solaires
Emplacement: Amas de galaxies Abell 1201
L’amas de galaxies Abell 1201. Crédit : Enquêtes sur l’héritage/D. Lang (Institut Périmètre).
Abell 1201 BCG, ou galaxie la plus brillante de l’amas, est la galaxie la plus lumineuse de l’amas près du centre. La galaxie abrite un SMBH de 32,7 milliards de masses solaires, selon une étude Étude 2023.
En raison de sa taille massive et de son influence gravitationnelle, le trou noir agit comme une lentille gravitationnelle, courbant le chemin de la lumière provenant d’une galaxie plus éloignée derrière lui.
Cet effet de courbure crée une distorsion visible dans la forme de l’image de la galaxie d’arrière-plan, qui est utilisée pour estimer la masse du SMBH.
La distribution de la matière noire influence également l’effet de lentille gravitationnelle. Cette galaxie est donc une candidate importante pour l’étude des propriétés de la matière noire.
6. NGC 4889
Masse: 21 milliards de masses solaires
Emplacement: Amas de coma du nord
Une image en fausses couleurs de l’amas de Coma. Crédit : NASA/JPL-Caltech/L. Jenkins (GSFC).
Située dans l’amas de la Chevelure du Nord, la galaxie hôte (NGC 4889) est une galaxie elliptique supergéante abritant un SMBH. Selon les modèles théoriques, la masse du SMBH est comprise entre 6 et 37 milliards de masses solaires. L’estimation la plus précise est d’environ 21 milliards de masses solaires.
Le SMBH est actuellement inactif, sans accrétion de matière et sans émission de radiations. Cela rend la mesure de sa masse plus difficile. Cependant, en raison de son état, il est intéressant de comprendre comment les trous noirs massifs évoluent en quasars actifs.
Ces trous noirs massifs affectent également la dynamique et l’évolution de la galaxie et de son environnement.
7. Messier 87
Masse: 6,5 milliards de masses solaires
Emplacement: Constellation de la Vierge
Le M87 SMBH. Crédit : Collaboration EHT.
Messier 87 ou M87, comme NGC 4889, est une galaxie elliptique supergéante située dans la constellation de la Vierge. Elle abrite en son centre le seul SMBH jamais photographié.
En 2019, sa toute première image a été publiée à partir de données collectées par le télescope Event Horizon (EHT). Ces mêmes données ont également été utilisées pour estimer sa masse de 6,5 milliards de masses solaires.
Le SMBH du centre galactique est le composant principal de l’AGN présent dans la galaxie. Il est entouré d’un disque rotatif de gaz ionisé, perpendiculaire au jet relativiste, le flux étroit de plasma éjecté près du centre.
Le jet relativiste lui-même s’étend sur plus de 5 000 années-lumière de diamètre, soit la distance entre la Terre et le centre du complexe de nuages moléculaires d’Orion, une région de formation d’étoiles proche.
La proximité de M87 et la vue dégagée sur le SMBH sont essentielles pour étudier la dynamique et l’évolution des trous noirs. De plus, la galaxie possède un AGN, ce qui la rend intéressante pour étudier l’évolution galactique.
Le milieu interstellaire qui entoure la galaxie est enrichi d’éléments provenant d’étoiles évoluées. Selon les données d’observation, sa structure externe est façonnée par son interaction avec les galaxies voisines.
Limite théorique
Une chose que vous avez peut-être remarqué dans cette liste est qu’à l’exception du SMBH de Phoenix A, tous les trous noirs ont des masses inférieures à 100 milliards de masses solaires, et il y a une raison à cela.
Il existe une limite supérieure théorique à la masse qu’un trou noir peut avoir en fonction des effets du rayonnement, qui peuvent ralentir la croissance des trous noirs et la formation d’étoiles dans l’environnement du disque d’accrétion, qui régule également la croissance des trous noirs.
Selon les modèles théoriques, la limite maximale se situerait jusqu’à 270 milliards de masses solaires, en fonction de l’âge de l’univers et de la quantité de matière qu’il contient.
Cela met en évidence la dynamique complexe de la formation et de l’évolution des trous noirs et la difficulté d’estimer leur masse dans des environnements denses et complexes comme les amas de galaxies.
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À PROPOS DE L’ÉDITEUR
Tejasri Gururaj Tejasri est une rédactrice et communicatrice scientifique polyvalente, qui met à profit son expertise acquise lors d’une maîtrise en physique pour rendre la science accessible à tous. Pendant son temps libre, elle aime passer du temps de qualité avec ses chats, se livrer à des émissions de télévision et se ressourcer en faisant des siestes.
2024-07-06 23:26:00
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