En 1993, le télescope spatial Hubble a pris un gros plan du noyau de la galaxie d'Andromède, M31, et a constaté qu'il était double.
Depuis plus de 15 ans, des dizaines d'articles ont été écrits à ce sujet, avec des titres tels que La population stellaire du noyau découplé dans M 31, Les processus d'accrétion dans le noyau de M31 et L'origine des jeunes étoiles dans le noyau de M31 .
Et maintenant il y a un papier qui semble enfin expliquer les observations; la cause est, apparemment, un jeu complexe de gravité, de mouvement angulaire et de formation d'étoiles.
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Il est maintenant raisonnablement bien compris comment les trous noirs supermassifs (SMBH), trouvés dans les noyaux de toutes les galaxies normales, peuvent grignoter les étoiles, le gaz et la poussière qui se trouvent à environ un tiers d'une année-lumière (les champs magnétiques font une grande travail de perdre le moment angulaire de cette matière baryonique ordinaire).
De plus, les perturbations causées par les collisions avec d'autres galaxies et les interactions gravitationnelles de la matière au sein de la galaxie peuvent facilement amener le gaz à des distances d'environ 10 à 100 parsecs (30 à 300 années-lumière) d'une SMBH.
Cependant, comment la SMBH piège-t-elle la matière baryonique qui se situe entre un dixième de parsec et ~ 10 parsecs? Pourquoi n’importe-t-il pas de former des orbites plus ou moins stables à ces distances? Après tout, les champs magnétiques locaux sont trop faibles pour effectuer des changements (sauf sur de très longues échelles de temps), et les collisions et les rencontres rapprochées trop rares (celles-ci fonctionnent certainement sur des échelles de temps de ~ milliards d'années, comme en témoignent les distributions des étoiles dans les amas globulaires ).
C’est là que de nouvelles simulations de Philip Hopkins et Eliot Quataert, tous deux de l’Université de Californie à Berkeley, entrent en jeu. Leurs modèles informatiques montrent qu'à ces distances intermédiaires, le gaz et les étoiles forment des disques asymétriques séparés qui sont décentrés par rapport au trou noir. Les deux disques sont inclinés l'un par rapport à l'autre, permettant aux étoiles d'exercer une traînée sur le gaz qui ralentit son mouvement tourbillonnant et le rapproche du trou noir.
Le nouveau travail est théorique; cependant, Hopkins et Quataert notent que plusieurs galaxies semblent avoir des disques asymétriques d'étoiles âgées, asymétriques par rapport à la SMBH. Et le plus étudié de ceux-ci est en M31.
Hopkins et Quataert suggèrent maintenant que ces vieux disques décentrés sont les fossiles des disques stellaires générés par leurs modèles. Dans leur jeunesse, de tels disques ont aidé à conduire le gaz dans les trous noirs, disent-ils.
La nouvelle étude "est intéressante dans la mesure où elle peut expliquer ces excentriques [disques stellaires] par un mécanisme commun qui a des implications plus importantes, telles que l'alimentation de trous noirs supermassifs", explique Tod Lauer de l'Observatoire national d'astronomie optique de Tucson. «La partie amusante de leur travail», ajoute-t-il, est qu'elle unifie «l'énergie à très grande échelle du trou noir et alimente à petite échelle». Les disques stellaires décentrés sont difficiles à observer car ils se trouvent relativement près des feux d'artifice brillants générés par les trous noirs supermassifs. Mais rechercher de tels disques pourrait devenir une nouvelle stratégie pour chasser les trous noirs supermassifs dans les galaxies qui ne sont pas connues pour les héberger, dit Hopkins.
Sources: ScienceNews, «The Nuclear Stellar Disk in Andromeda: A Fossil from the Era of Black Hole Growth», Hopkins, Quataert, à paraître dans MNRAS (arXiv preprint), AGN Fueling: Movies.
