Les astronomes ont, pour la première fois, observé définitivement un trou noir supermassif éjecté de sa galaxie, se déplaçant à une vitesse étonnante de 2,2 millions de miles par heure (1 000 kilomètres par seconde). La découverte, réalisée grâce au télescope spatial James Webb (JWST), confirme un phénomène jusque-là théorique : les trous noirs peuvent être violemment expulsés des griffes gravitationnelles de leurs galaxies hôtes. Ce trou noir éjecté, d’une masse dix millions de fois supérieure à celle de notre Soleil, traverse la paire de galaxies « Cosmic Owl », laissant derrière lui une traînée visible de matière perturbée.
La première évasion confirmée
Le trou noir en fuite a été initialement identifié à l’aide du télescope spatial Hubble en 2023. La clé était une traînée de lumière particulière qui ne pouvait être expliquée par aucun mécanisme connu… jusqu’à présent. Les observations du JWST ont vérifié que cette séquence est en réalité une onde de choc provoquée par la vitesse extrême du trou noir. Il pousse devant lui un « choc d’arc » de matière de la taille d’une galaxie, tout en traînant derrière lui une queue longue de 200 000 années-lumière, où le gaz s’accumule et déclenche la formation d’étoiles.
“Les forces nécessaires pour déloger un trou noir aussi massif sont énormes, et pourtant il était prédit que de telles évasions se produiraient”, explique Pieter van Dokkum, de l’Université de Yale, chef de l’équipe. Ce trou noir se trouve actuellement à 230 000 années-lumière de sa galaxie d’origine.
Comment les trous noirs deviennent-ils des fugitifs ?
L’explication la plus probable est que le trou noir a été éjecté lors d’une collision galactique. Lorsque deux galaxies fusionnent, leurs trous noirs supermassifs centraux finissent par former une spirale l’un vers l’autre. Cela peut entraîner une éjection de deux manières principales :
- Fusion des trous noirs : Les deux trous noirs entrent en collision, libérant des ondes gravitationnelles intenses qui donnent au trou noir combiné résultant un « coup de pied » massif. Ce coup de pied peut être suffisamment puissant pour l’éjecter entièrement.
- Interaction à trois corps : Si l’une des galaxies contient déjà un système de trous noirs binaires, le trou noir entrant en provenance de l’autre galaxie déstabilise le système. L’un des trois trous noirs est alors violemment éjecté.
L’équipe estime que le premier scénario – une fusion suivie d’un coup de pied puissant – est la cause la plus probable de cet emballement particulier.
L’onde de choc et la formation d’étoiles
La vitesse extrême du trou noir comprime le gaz environnant en une onde de choc, déclenchant la formation d’étoiles dans son sillage. Ce processus crée une traînée de nouvelles étoiles, dont la masse combinée est environ 100 millions de fois supérieure à celle de notre Soleil. La découverte révèle un tout nouveau mécanisme de formation des étoiles : les étoiles naissent dans ce qui semble être un espace vide, loin de toute galaxie.
Ce que cela signifie pour l’avenir
Les fusions galactiques sont courantes, ce qui signifie que les trous noirs supermassifs peuvent également être répandus. Cette découverte ouvre la porte à la découverte d’un plus grand nombre de ces objets indésirables, qui pourraient avoir des impacts significatifs sur les autres galaxies qu’ils rencontreront. Une collision avec une autre galaxie entraînerait une onde de choc spectaculaire, comprimant le gaz et créant de nouvelles étoiles à grande échelle.
Heureusement, à 9 milliards d’années-lumière, la Chouette Cosmique est trop éloignée pour constituer une menace pour notre propre galaxie. L’équipe prévoit désormais d’utiliser de futurs télescopes comme le télescope spatial romain et Euclid pour rechercher d’autres trous noirs incontrôlables.
« Tout dans cette recherche m’a surpris… la confirmer avec JWST était tout simplement incroyable », déclare van Dokkum. La découverte confirme que les fuites de trous noirs, autrefois théoriques, sont un phénomène réel dans l’univers, remodelant notre compréhension de l’évolution galactique.
