À l'aide de la vitesse de rotation d'un disque d'accrétion, les astronomes ont mesuré la masse d'un trou noir, qui était 660 millions de fois plus massive que le Soleil.
Bien que nous sachions que les trous noirs sont grands, mais comment les astronomes mesurent-ils leur masse? Nous ne pouvons pas simplement y entrer et les peser. Heureusement, les astronomes disposent de nombreux moyens astucieux pour mesurer la masse d'objets dans l'univers, et les trous noirs ne font pas exception.
En utilisant l'observatoire le plus grand et le plus puissant de la planète, les astronomes ont pu voir en détail la partie centrale d'une galaxie elliptique appelée NGC 1332, située à environ 75 millions d'années lumière de nous, afin d'obtenir une image détaillée des gaz tourbillonnant autour d'un trou noir supermassif central. Malgré le fait que la plupart des galaxies connues possèdent d'énormes trous noirs dans leurs noyaux, le trou noir au centre de NGC 1332 est 660 millions de fois plus massif que notre Soleil.
La grille du grand millimètre / submillimètre (ALMA) d’Atakam au Chili a été utilisée pour atteindre cette grande précision, mais elle n’a pas examiné le trou noir directement, elle a suivi le barrage furieux de gaz galactiques coincés dans le trou profond du trou noir.
"Afin de calculer la masse d'un trou noir au centre de la galaxie, nous devons mesurer la vitesse de rotation de quelque chose autour", a déclaré Aaron Barth de l'Université d'Irvine en Californie et auteur principal d'une étude publiée dans Astrophysical Journal. "Pour une mesure précise, nous devons examiner en détail le centre même de la galaxie, où l'attraction gravitationnelle d'un trou noir est la force dominante." "ALMA est un nouvel outil fantastique pour faire ces observations."
Nous savons tous que les trous noirs sont noirs. Leur masse exerce une telle attraction gravitationnelle que rien, pas même la lumière, ne peut échapper à un piège gravitationnel. Puisque nous ne pouvons pas les voir, les astronomes peuvent détecter la présence de trous noirs en utilisant d'autres moyens indirects. L'une des méthodes consiste à mesurer les émissions de gaz chauds piégées par le disque d'accrétion du trou noir. Une autre manière: observer comment la masse d’un trou noir déforme l’espace-temps en pliant la lumière autour de lui.
Dans le cas du NGC 1332, il est possible de considérer un gaz moléculaire froid se trouvant à proximité d’un trou noir. Connaissant la distance entre le nuage de gaz et le trou noir, ALMA vous permet de mesurer la masse du trou noir avec une grande précision. Elle est vraiment monstrueuse.
Dans cette galaxie, le gaz est aplati en un énorme disque qui tourne autour d'un trou noir d'un rayon de 800 années-lumière. À titre de comparaison, la distance entre notre système solaire et le système d'étoiles le plus proche, Alpha Centauri, est d'un peu plus de 4 années-lumière. Le rayon de cette structure colossale est 200 fois plus large. Aux longueurs d'onde visibles, ce disque ne peut pas être entièrement vu et ressemble à une silhouette sur le fond d'étoiles densément tassées. Cependant, ALMA balaye l’espace dans la bande radio et, comme le disque de gaz froid génère une émission radio, il permet aux astronomes de distinguer les «petites» structures, à peine 15 années-lumière, à l’intérieur du disque. Cette précision de mesure étonnante a permis de voir la «sphère d’influence» d’un trou noir à moins de 80 années-lumière du centre. Les gaz dans cette région tournent à une vitesse supérieure à 300 miles par seconde.
Les mesures de masse de trous noirs antérieures étaient basées sur des observations de la lumière visible provenant de gaz ionisé dans des disques d'accrétion chauds. Des observatoires tels que le télescope spatial Hubble peuvent calculer la masse des trous noirs, mais ces disques d’accrétion chauds sont par nature turbulents. Cela ajoute un plus grand degré d'incertitude dans les mesures visibles de la lumière.
Mais les émissions de gaz moléculaires froids (dans ce cas, les émissions de monoxyde de carbone ou de CO) dans les disques expansés proviennent de conditions beaucoup plus calmes, offrant aux astronomes une précision de mesure sans précédent.
