Hubble a repéré un trou noir déclenchant une tempête de feu en formation d’étoiles dans une galaxie naine

La galaxie d’étoiles naines Hennes 2-10 scintille de jeunes étoiles dans l’image en lumière visible de Hubble. La région lumineuse au centre, entourée de nuages ​​roses et de bandes de poussière sombres, indique l’emplacement du trou noir supermassif de la galaxie et des pépinières stellaires actives. Crédit : NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI) ; Traitement d’image : Alyssa Pagan (STScI)

La galaxie naine Henize 2-10 continue d’avoir un impact énorme, défiant les attentes des astronomes.

Les trous noirs sont souvent décrits comme des monstres de l’univers – déchirant les étoiles, consommant tout ce qui s’approche trop près et piégeant la lumière. Guides détaillés de Nasac’est Le télescope spatial Hubble, montre cependant une Trou noir Sous un jour nouveau : favoriser la formation d’étoiles plutôt que de la supprimer. L’imagerie et la spectroscopie Hubble de la galaxie naine Henize 2-10 montrent clairement un flux de gaz s’étendant du trou noir dans une région de naissance stellaire brillante comme un cordon ombilical, provoquant la formation d’amas d’étoiles par le nuage déjà dense. Les astronomes ont précédemment discuté du fait qu’une galaxie naine pourrait avoir un trou noir similaire aux trous noirs supermassifs dans les grandes galaxies. D’autres études sur les galaxies naines, qui sont restées petites au cours du temps cosmique, pourraient éclairer la question de savoir comment les premiers germes de trous noirs supermassifs se sont formés et ont évolué au cours de l’histoire de l’univers.

L’imagerie et la spectroscopie Hubble de la galaxie naine Henize 2-10 montrent clairement un flux de gaz s’étendant du trou noir dans une région de naissance stellaire brillante comme un cordon ombilical, provoquant la formation d’amas d’étoiles par le nuage déjà dense. crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA ; Producteur principal : Paul Morris

Les trous noirs sont souvent décrits comme des bêtes destructrices qui piègent la lumière et jouent un rôle moins insidieux dans les dernières recherches que le télescope spatial Hubble de la NASA. Un trou noir au cœur de la galaxie naine Henize 2-10 crée des étoiles au lieu de les dévorer. Le trou noir semble contribuer à la tempête de feu de la formation de nouvelles étoiles se produisant dans la galaxie. La galaxie naine est située à 30 millions d’années-lumière dans la constellation sud de la Pyxis.

Il y a dix ans, cette petite galaxie désignation éteindre débat parmi les astronomes pour savoir si les galaxies naines abritent des trous noirs proportionnels aux objets géants supermassifs trouvés au cœur de galaxies plus grandes. Cette nouvelle découverte contient un petit Henize 2-10, qui ne contient qu’un dixième du nombre d’étoiles trouvées dans notre région. Voie Lactée, est sur le point de jouer un grand rôle dans la résolution du mystère de l’origine des trous noirs supermassifs.

Amy Raines, qui a publié un magazine, a déclaré : La première preuve d’un trou noir dans la galaxie en 2011 et est le chercheur principal de The New Hubble Observations, publié dans le numéro du 19 janvier de tempérer la nature.

Le retrait de la région centrale de la galaxie d’étoiles naines Henize 2-10 trace une sortie, ou un pont de gaz chaud de 230 années-lumière de long, reliant le trou noir supermassif de la galaxie et la région de formation d’étoiles. Les données de Hubble sur la vitesse de sortie du trou noir, ainsi que sur l’âge des jeunes étoiles, suggèrent une relation causale entre les deux. Il y a quelques millions d’années, un courant de gaz chaud est entré en collision avec un nuage dense d’une pépinière stellaire et s’est répandu, comme l’eau d’un tuyau qui s’écrase sur un monticule de terre. Les jeunes amas d’étoiles sont maintenant alignés perpendiculairement à l’écoulement, révélant leur chemin de propagation. Crédit : NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI) ; Traitement d’image : Alyssa Pagan (STScI)

« Dès le début, je savais que quelque chose d’inhabituel et de spécial se passait à Henize 2-10, et maintenant Hubble a fourni une image très claire de la relation entre le trou noir et la région voisine de formation d’étoiles située à 230 années-lumière. du trou noir », a déclaré Rens.

Cette connexion est un flux de gaz qui s’étend à travers l’espace comme un cordon ombilical dans une pépinière stellaire lumineuse. La zone abritait déjà un cocon de gaz dense lorsque le flux à faible vitesse est arrivé. La spectroscopie de Hubble montre que l’écoulement se déplaçait à environ un million de miles par heure, frappant le gaz dense comme un tuyau d’arrosage frappant un tas de terre et se répandant. Des grappes d’étoiles naissantes sont dispersées dans le chemin de propagation de l’écoulement, et Hubble a également calculé leur âge.

C’est l’effet inverse de ce que nous voyons dans les grandes galaxies, où la matière tombant vers le trou noir est éloignée par les champs magnétiques environnants, créant des jets incandescents de plasma Il se déplace à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Les nuages ​​​​de gaz capturés sur la trajectoire des jets seront chauffés au-delà de leur capacité à se refroidir à nouveau et à former des étoiles. Mais avec le trou noir moins massif de Henize 2-10 et son faible écoulement, le gaz était juste assez comprimé pour précipiter la formation d’une nouvelle étoile.

« À seulement 30 millions d’années-lumière, Henize 2-10 est suffisamment proche pour que Hubble puisse capturer très clairement des images et des preuves spectrales de l’écoulement du trou noir. Une autre surprise a été qu’au lieu de supprimer la formation d’étoiles, l’écoulement provoquait la naissance de nouvelles vedettes.

Depuis sa première découverte, radio Et rayons X Les émissions à Henize 2-10, pense Reines, proviennent probablement d’un trou noir supermassif, mais elles ne sont pas aussi massives que celles observées dans les grandes galaxies. Cependant, d’autres astronomes ont pensé que le rayonnement est probablement émis par un résidu de supernova, ce qui peut être un phénomène familier dans une galaxie qui pompe rapidement des étoiles massives qui explosent rapidement.

« L’étonnante résolution de Hubble montre clairement un modèle semblable à une clé aux vitesses des gaz, que nous pouvons adapter au modèle de l’écoulement ou de l’oscillation d’un trou noir. Un reste de supernova n’aurait pas ce modèle, donc notre preuve efficace est notre preuve que c’est un trou », a déclaré Raines. noir « .

Raines s’attend à ce que davantage de recherches soient dirigées sur les trous noirs de la galaxie naine à l’avenir, dans le but de les utiliser comme indices pour comprendre comment les trous noirs supermassifs se sont formés dans l’univers primitif. C’est un casse-tête permanent pour les astronomes. La relation entre la masse d’une galaxie et son trou noir pourrait fournir des indices. Le trou noir à Henize 2-10 est d’environ un million de masses solaires. Dans les grandes galaxies, la masse des trous noirs peut être plus d’un milliard de fois la masse de notre soleil. Plus la masse de la galaxie hôte est grande, plus la masse du trou noir central est grande.

Les théories existantes sur l’origine des trous noirs supermassifs se répartissent en trois catégories : 1) ils se sont formés comme des trous noirs de masse stellaire plus petits, à partir de l’effondrement d’étoiles, et ont en quelque sorte accumulé suffisamment de matière pour créer une masse supermassive, 2) des conditions spéciales au début l’univers a permis la formation de masse d’étoiles supermassives, qui se sont effondrées pour former des « graines » de trous noirs supermassifs dès la sortie de la chauve-souris, ou 3) les graines de futurs trous noirs supermassifs sont nées dans des amas d’étoiles denses, où la masse totale de l’amas était suffisant. D’une manière ou d’une autre pour les créer à partir d’un effondrement gravitationnel.

Jusqu’à présent, aucune des théories d’ensemencement des trous noirs n’a pris les devants. Les galaxies naines telles que Henize 2-10 offrent des indices potentiellement prometteurs, car elles sont restées petites au cours du temps cosmique, plutôt que de subir la croissance et la fusion de grandes galaxies telles que la Voie lactée. Les astronomes pensent que les trous noirs de la galaxie naine pourraient être la contrepartie des trous noirs de l’univers primitif, alors qu’ils commençaient tout juste à se former et à se développer.

« L’ère des premiers trous noirs n’est pas quelque chose que nous avons pu voir, alors cela devient vraiment la grande question : d’où viennent-ils ? Les galaxies naines pourraient conserver une certaine mémoire d’un scénario d’ensemencement de trous noirs qui serait autrement perdu dans le temps et l’espace », a déclaré Rains.

Référence : « Formation d’étoiles causée par un trou noir dans la galaxie naine Hennes 2-10 » par Zachary Schott et Amy E. Raines, 19 janvier 2022, tempérer la nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-04215-6

Le télescope spatial Hubble est un projet de collaboration internationale entre la NASA et l’Agence spatiale européenne (ESA). Le télescope est exploité par le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Le Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, Maryland, mène des opérations scientifiques Hubble. STScI est exploité pour la NASA par le Consortium of Universities for Research in Astronomy à Washington, DC