Où se trouve l’un des trous noirs les plus massifs de l’univers ?

L’univers regorge d’objets fascinants, des minuscules particules de poussière interstellaire aux gigantesques amas de galaxies. Plus nous observons loin dans le cosmos, plus les structures que nous découvrons sont imposantes.

À des distances de plusieurs milliards d’années-lumière, les étoiles se fondent dans l’éclat des galaxies, et les galaxies s’assemblent en amas massifs, maintenus par la gravité et la mystérieuse matière noire.

L’amas du Phénix : un géant cosmique

À environ 5,7 à 5,9 milliards d’années-lumière de la Terre, dans la constellation australe du Phénix, se trouve l’un des amas de galaxies les plus massifs connus : l’amas du Phénix (SPT-CL J2344-4243).

Découvert en 2010 grâce au Télescope Polaire Sud (South Pole Telescope), situé à la station Amundsen-Scott en Antarctique, cet amas a été détecté en utilisant l’effet Sunyaev-Zel’dovich, qui permet d’identifier les amas de galaxies par leur interaction avec le rayonnement de fond cosmique.

L’amas du Phénix regroupe plus de mille galaxies, avec une masse totale estimée entre 1 et 2 × 10¹⁵ masses solaires, soit environ mille fois la masse de notre Voie lactée.S

on diamètre atteint 7,3 millions d’années-lumière, ce qui en fait l’un des plus grands amas galactiques connus.

La plupart des galaxies de cet amas sont jeunes et très actives : dans la galaxie centrale, une masse équivalant à 740 masses solaires se transforme chaque année en nouvelles étoiles, faisant de l’amas du Phénix l’un des champions en termes de formation stellaire.

Phénix A* : un trou noir supermassif et un quasar

Au cœur de l’amas du Phénix se trouve un trou noir supermassif, appelé Phénix A*. Entouré d’un disque d’accrétion brûlant composé de gaz et de poussière, ce trou noir émet un rayonnement si intense qu’il forme un quasar, l’un des objets les plus lumineux de l’univers.

La masse de Phénix A* est estimée entre 20 et 100 milliards de masses solaires, ce qui en fait l’un des trous noirs les plus massifs jamais découverts. À titre de comparaison, le trou noir au centre de la Voie lactée, Sagittaire A*, ne pèse que 4,3 millions de masses solaires, soit des dizaines de milliers de fois moins.

Chaque année, Phénix A* absorbe environ 60 masses solaires de matière, ce qui contribue à son accroissement. L’horizon des événements de ce trou noir, ou sphère de Schwarzschild, a un diamètre d’environ 590 milliards de kilomètres, soit près de 3900 unités astronomiques (UA).

Cela représente environ 100 fois la distance entre le Soleil et Pluton, faisant de Phénix A* un véritable colosse cosmique.

Pourquoi Phénix A* est-il si important ?

Phénix A* se distingue non seulement par sa masse, mais aussi par son activité. Les quasars comme Phénix A* jouent un rôle clé dans l’évolution des galaxies.

Leur rayonnement intense et leurs jets, des flux de particules éjectés à des vitesses proches de celle de la lumière, peuvent chauffer le gaz intergalactique, régulant ainsi la formation des étoiles dans l’amas.

Les scientifiques pensent que ces trous noirs influencent la structure même des amas galactiques.

Fait remarquable, la durée de vie des trous noirs est proportionnelle au cube de leur masse. Pour Phénix A*, cela signifie une existence potentielle de 10¹⁰⁰ ans grâce au rayonnement de Hawking, un processus par lequel les trous noirs perdent lentement leur masse.

Ce délai est si colossal que Phénix A* survivra à toutes les étoiles des galaxies environnantes, restant seul dans l’immensité cosmique.

Qu’est-ce qui rend l’amas du Phénix unique ?

L’amas du Phénix intrigue les astronomes par son caractère hybride : il combine une formation stellaire intense, typique des jeunes univers, avec une masse et une structure propres aux amas matures.

Les observations réalisées avec des télescopes comme Chandra et Hubble révèlent que la galaxie centrale de l’amas est entourée d’énormes quantités de gaz chaud, qui se refroidit plus rapidement que prévu. Ce refroidissement alimente à la fois la formation d’étoiles et la croissance du trou noir.

Comment étudie-t-on de tels objets lointains ?

L’étude de l’amas du Phénix et de Phénix A* repose sur la combinaison des données de plusieurs télescopes. Les radiotélescopes, comme le Télescope Polaire Sud, détectent les amas grâce à leur effet sur le rayonnement de fond. L

es télescopes à rayons X, comme Chandra, analysent le gaz chaud de l’amas, tandis que les télescopes optiques et infrarouges, tels que Hubble et le télescope spatial James Webb, permettent d’étudier les étoiles et les galaxies.

Ces observations permettent de mieux comprendre comment se forment et évoluent les structures les plus massives de l’univers.

Faits fascinants

• Comparaison avec d’autres trous noirs : Phénix A* rivalise avec le trou noir TON 618 (environ 66 milliards de masses solaires), ce qui en fait deux des trous noirs les plus massifs connus.
• Un phare cosmique : Le quasar Phénix A* est si lumineux que sa lumière, partie il y a 5,7 milliards d’années, nous parvient aujourd’hui, offrant un aperçu de l’univers passé.
• Le rôle de la matière noire : L’amas du Phénix est maintenu par la matière visible, mais aussi par la matière noire, qui représente une part importante de sa masse et influence sa gravité.

L’amas du Phénix et son trou noir central, Phénix A*, illustrent la grandeur et la complexité de l’univers. Ces objets impressionnent par leur échelle tout en aidant les scientifiques à percer les mystères de la formation des galaxies, des étoiles et des trous noirs.

Grâce aux observations des télescopes modernes, l’humanité se rapproche de la compréhension des secrets cachés à des milliards d’années-lumière.