La dynamique des galaxies

La dynamique des galaxies semble être en étroite relation avec les trous noirs qu’elles abritent.

Les premières images des trous noirs au sein des galaxies

La publication de la première image d’un trou noir remonte à 2019. Il siège au sein de la galaxie M87. La première image d’un trou noir squattant la voie Lactée date du 12 mai 2022. L’une et l’autre s’obtiennent à grand renfort d’algorithme et d’informatique (Voir la page consacrée aux simulations du cosmos). Elles confirment les supputations théoriques issues des analyses des conséquences de la théorie de la gravitation due à A. Einstein. Pour faire court : ces trous noirs sont des structures supermassives ; elles tournent sur elles-mêmes.

La réalité contredit l'intuition

Pour autant, une analyse plus fine de ces premiers succès montre que tout n’a pas encore été dit sur le sujet. Sagittarius A*, c’est le petit nom de notre squatter, n’absorbe pas tant de matière que cela. Seul un millième des masses gazeuses qui disparaissent tombent effectivement dans cet aspirateur cosmique. Ce constat résulte de l’étude de la luminosité de l’anneau qui l’entoure. Il contredit gravement les représentations habituelles que nous nous faisons des trous noirs. A tel point qu’il pousse à se poser une question incongrue « Mais où va donc le reste des masses ? ». A minima, il démontre notre ignorance des mécanismes exacts de la dynamique animant ces mystérieux objets galactiques.

La dynamique des galaxies semble être liée à celles des trous noirs

Les observations faites au cours de la dernière décennie ont démontré un lien assez inattendu entre le comportement des trous noirs et la dynamique des galaxies au sein desquelles ils se situent. Ils se comportent un peu comme s’ils en étaient les moteurs. D’un côté, ils concentrent d’incroyables quantité de matière. De l’autre, ils rendent ce qu’ils avalent sous forme d’énergie et semblent coïncider avec le centre galactique d’où s’échappent de nouvelles étoiles. Ils ont deux visages, l’un destructeur et l’autre créateur. Il n’existe pas actuellement de scénario expliquant avec précision cette dualité.

Pour l’heure, un trou noir se comprend comme une zone de l’espace-temps dans laquelle deux pulsions contradictoires s’opposent. La gravitation concentre la matière sous une forme hyperdense de plasma. Simultanément cet effondrement crée un mouvement tourbillonnaire accompagné de forces centrifuges. Elles rééjectent ce qui a été absorbé et empêchent l’effondrement total de la structure spatiotemporelle. Un trou noir serait un objet dynamique en équilibre.

Depuis la fin des années quatre-vingt-dix, il est connu que la masse d’un trou noir, aussi grande soit-elle, n’est jamais qu’une infime partie de la masse totale de la galaxie qui l’abrite. Pour notre galaxie, le ratio est d’un pour quatre cent mille (1/400 000). Simultanément, les observations suggèrent qu’un trou noir est lié d’une manière ou d’une autre avec les étoiles de la galaxie dans laquelle il évolue.

Il reste à découvrir de quelle manière !

© Thierry PERIAT, 2 janvier 2024.

Pour aller plus loin dans l’étude des trous noirs : voir une nouvelle étude des travaux de Bowen et York.