Trous noirs galactiques

Une théorie veut qu’il y ait des trous noirs gigantesques, de l’ordre de plusieurs millions de masses solaires, à l’intérieur de toutes les galaxies. La présence ou non de matière pour alimenter l’accrétion, le «moteur gravitationnel», expliquerait pourquoi le coeur de certaines galaxies demeure inactif. De tels trous noirs peuvent se former de trois façons différentes. La première fait référence aux trous noirs primordiaux, i.e. des trous noirs formés lors des premiers instants après le Big Bang, introduits par Stephen Hawking. La seconde dépend de la «tendance naturelle» des trous noirs à grossir. Un trou noir formé par un processus standard, par exemple lors d’une supernova, pourrait, si l’environnement stellaire y est favorable, grossir par accrétion jusqu’à la taille qui nous concerne. La troisième n’est autre que la formation directe d’un «méga-trou noir» par l’effondrement gravitationnel d’un amas d’étoiles, i.e. plusieurs étoiles concentrées dans un petit volume. Ces deux derniers mécanismes requièrent beaucoup de matière: cette condition n’est respectée que dans les galaxies, plus précisément dans le noyau galactique.

Le centre de la Voie Lactée est obstrué par d’épais nuages de poussière, rendant l’observation dans le domaine optique impossible. Cependant, les ondes radio, les rayons X ainsi que les infrarouges survivent au passage jusqu’à nous. En examinant le centre, compris dans une région de 30 années-lumière, on observe deux sources radio. L’une, Sagittarius A Est, possède toutes les caractéristiques d’une supernova. L’autre, Sagittarius A Ouest, est une superposition de deux sources: l’une est thermique, c’est-à-dire elle provient du rayonnement naturel d’un gaz chaud; l’autre, baptisée Sagittarius A_*, est une source radio dont le rayonnement provient d’électrons animés de vitesses proches de celle de la lumière, ou rayonnement synchrotron. Ce qui la caractérise, c’est sa compacité: moins de 3 milliards de kilomètres de diamètre (environ la taille d’une géante rouge, ou encore celle de l’orbite de Saturne). L’émission radio est donc due à un astre unique. En examinant toutes les possibilités, on arrive à la conclusion qu’il s’agit probablement d’un trou noir de quelques millions de masses solaires en accrétion lente; cependant, la question du «moteur» de notre galaxie n’a pas encore été tranchée complètement. Il semblerait que la source radio soit légèrement décalée du centre d’environ 300 années-lumière, indiquant que celle-ci tournerait également autour du centre galactique.

Cette théorie d’un trou noir galactique servirait à expliquer l’intense activité observée dans les galaxies dites à noyau actif. Par exemple, les quasars sont des noyaux de galaxies extrêmement éloignées, environ 15 milliards d’années-lumière, ce qui veut dire qu’ils auraient existé au début de la vie de l’univers! Le terme quasar est une contraction de «quasi-star», qui rappelle qu’à leur découverte, leur aspect ponctuel les rendait semblables à des étoiles. Ces sources présentent une activité considérable: la puissance de leur rayonnement est jusqu’ici inégalée. Ils seraient vraisemblablement alimentés par un trou noir massif, jouant le rôle de moteur gravitationnel par accrétion de matière. Plusieurs scientifiques croient que toutes les galaxies que nous connaissons seraient passées par une «phase» quasar au début de leur existence. Par exemple, des trous noirs ont été détectés au coeur des galaxies elliptiques M87 et NGC 1399, ainsi que la galaxie géante NGC 4261 et comme moteur du quasar 3C273. La présence d’un trou noir dans ces galaxies n’a été prouvée qu’indirectement, comme pratiquement tout ce qui concerne les trous noirs d’ailleurs, mais le nombre de candidats plausibles continue d’augmenter.