Toutes les galaxies ont-elles un trou noir au centre?

Serais-je correct si j'affirmais que toutes les galaxies ont un trou noir au centre? Puisque d'autres galaxies tournent autour d'un point central d'une galaxie - le barycentre, non? - Je suppose qu'à ce stade, il doit y avoir une traction gravitationnelle folle. Quels trous noirs seuls peuvent créer, non?

(Si c'est un peu vague, dites-le moi afin que je puisse clarifier!)
Je suis un débutant complet en astronomie en général, donc désolé si cette question n'a aucun sens.

black-hole galaxy galaxy-center

— FutureCake
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Pourquoi dites-vous qu'il "doit avoir une attraction gravitationnelle folle"? Des trucs orbitent autour du barycentre parce que c'est le centre de masse, il ne doit pas être une grande concentration de masse. FWIW, pour les galaxies avec un BH central, la masse de ce BH est une infime fraction de la masse de la galaxie entière. Ce n'est pas comme si le BH dominait la structure gravitationnelle de la galaxie, bien que cela ait bien sûr un effet assez important à proximité immédiate du BH.

— PM 2Ring

Où est le trou noir au milieu de chaque système binaire qui fait que les étoiles tournent autour du barycentre? La masse des étoiles est plus que suffisante, vous n'en avez pas besoin pour orbiter autre chose. Résolvez pour un système d'étoiles binaires, et vous verrez que le même mécanisme fonctionne toujours pour les n-corps.

— Luaan

@ PM2Ring: Bien que ce soit un résultat physique assez bien connu, il ignore la question fondamentale: toute cette masse serait- elle même concentrée dans une galaxie sans trou noir? Ou les trous noirs sont-ils essentiels à la formation des amorces et à leur regroupement en galaxie?

— MSalters

@MSalters Bien sûr, les trous noirs centraux peuvent être importants dans la formation des galaxies, mais je ne vois pas comment ils sont pertinents pour la formation des étoiles. Et puis vous devez expliquer les galaxies spirales sans BH central. Ont-ils perdu leur BH, par exemple lors d'une collision? Si oui, comment ont-ils réussi à conserver leur structure en spirale? FWIW, nous n'avons toujours pas une bonne théorie pour expliquer comment les BH super massifs sont si massifs. Je soupçonne que nous devons en savoir plus sur le rôle de la matière noire pour répondre correctement à ces questions.

— PM 2Ring

@AndrewMorton Si vous ne tenez compte que de la gravité et ignorez les ondes gravitationnelles, non - les orbites sont stables. Le vrai système est plus délicat, car les étoiles ne sont pas des boules de matière inertes et parfaitement solides - elles perdent de grandes quantités de masse au profit des vents solaires, par exemple. Je ne suis pas sûr, mais je pense que la séquence principale étoiles binaires sont en fait lentement expansion de leurs orbites comme la masse en orbite diminue. Cela devient beaucoup plus compliqué une fois que vous ajoutez des choses comme l'évolution solaire, bien sûr, mais la chose "en spirale vers le centre" a besoin d'une façon de perdre des quantités massives d'énergie orbitale.

— Luaan

Réponses:

La réponse ici est certainement non. De nombreuses galaxies naines (par exemple les nuages magellaniques ) ne contiennent pas de trous noirs supermassifs, bien que certaines puissent contenir des trous noirs de masse intermédiaire moins massifs ( Mezcua et al.2018 ). Comme ils sont le type de galaxie le plus nombreux de l'univers, il est fort possible que la plupart des galaxies, en fait, ne contiennent pas de trous noirs supermassifs. Cela ne devrait pas être trop surprenant; si les théories ascendantes de la formation supermassive de trous noirs sont correctes, de nombreux trous noirs de masse intermédiaire doivent fusionner pour en former un massif. Les galaxies naines n'auraient tout simplement pas (ou ne pourraient pas former) la population requise, dans la plupart des cas.

Cela dit, un certain nombre de galaxies naines ont été observées pour héberger des trous noirs supermassifs (notamment M60-UCD1 et Hen 2-10 , entre autres). Celles-ci ont fourni et continuent de fournir des informations sur la formation et l'évolution des galaxies de faible masse.

Certains utilisateurs ici ont également identifié des galaxies massives sans trous noirs supermassifs, notamment M33 et A2261-BCG . Le premier a un renflement, mais la dispersion de la vitesse stellaire centrale est faible, ce qui implique qu'il n'y a pas de trou noir à son noyau ( Merritt et al.2001 ), en supposant que les paramètres requis sont suffisamment connus. Dans A2261-BCG, il est possible qu'un ou plusieurs trous noirs supermassifs centraux aient été éjectés , laissant un noyau "gonflé" sans trou noir. Gardez à l'esprit, bien sûr, que ce n'est qu'une explication possible de la distribution observée des étoiles dans A2261-BCG.

En général, un trou noir supermassif central n'influence pas la cinématique à grande échelle des étoiles et du gaz dans une galaxie. La plupart des trous noirs supermassifs sont beaucoup moins massifs que leur galaxie hôte; Je crois que Sag A *, au centre de la Voie lactée, est de l'ordre d'environ 0,001% de la masse totale de la galaxie. Même les elliptiques massifs comme le NGC 4889 ont des trous noirs d'environ 0,1% de leur masse totale. Autant que je sache, les naines ultra-compactes ont les rapports de masse trou noir / galaxie les plus élevés, avec un exemple extrême étant le M60-UCD1 mentionné précédemment.

— HDE 226868
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l'idée de SMBH éjectés est intrigante, étant donné que cela impliquerait que de tels objets errant entre les galaxies auront peu de chances d'être détectés.

— Michael

@Michael C'est définitivement une perspective intéressante. Cela dit, les noyaux galactiques éjectés seraient toujours détectables, car ils sont généralement beaucoup plus lumineux que leurs galaxies hôtes, et parce qu'ils devraient pouvoir conserver les disques d'accrétion pendant un certain temps après l'éjection. HE0450-2958 pourrait être un tel AGN éjecté (bien que l'interprétation du quasar nu ne soit pas bien acceptée), et les SDSS J0927 + 2943 et 3C 186 sont des AGN qui ont probablement été éjectés, mais sont toujours détectables.

— HDE 226868

Il convient de noter que le message d'origine n'a pas posé de questions sur les trous noirs supermassifs . Juste de vieux trous noirs réguliers. Voulons-nous dire qu'il n'y a pas de trous noirs au centre des nuages magellaniques?

— S. Imp

On suppose généralement que la plupart des galaxies ont un trou noir en leur centre. Il y a des galaxies que nous avons détectées qui ne semblent pas avoir de trou noir, donc ce n'est pas une exigence nécessaire ou une trouvaille garantie dans tous les cas.

Dans les cas sans trou noir, il a été postulé que la gravité des étoiles et des gaz combinés est suffisante pour maintenir la galaxie ensemble.

— Kyle
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Même dans les galaxies avec des trous noirs centraux, la gravité des étoiles et du gaz (et de la matière noire) est suffisante pour les maintenir ensemble; le trou noir est presque toujours une très petite fraction du total. (Par exemple, le trou noir central de la Voie lactée représente environ un dix-millième de la masse combinée des étoiles de la Voie lactée.)

— Peter Erwin

Certaines références seraient bien.

— pela

Limite supérieure de 1500 masses solaires sur tout BH possible au centre de M33: iopscience.iop.org/article/10.1086/323481/meta

— Peter Erwin

@TED Cette analogie ne fonctionne pas tout à fait, car nous savons que les trous noirs au centre des galaxies ne sont qu'une infime partie de la masse de toute la galaxie. D'un autre côté, les systèmes planétaires sont probablement entièrement dominés par la masse des étoiles - et notre système solaire est déjà beaucoup plus massif que la plupart des systèmes stellaires. Bien sûr, nos observations d'autres systèmes planétaires sont encore très limitées, il pourrait donc y avoir des surprises. Mais nous savons déjà que vous pouvez avoir des "systèmes planétaires" complexes sans étoile - il suffit de regarder Jupiter ou Saturne.

— Luaan

Je pense que la plupart des galaxies - qui sont des galaxies naines, n'ont pas de trous noirs.

— Rob Jeffries