Les plus grands trous noirs atteignent un certain point et ne se développent plus, selon la meilleure enquête à ce jour sur les trous noirs réalisés avec l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA. Les scientifiques ont également découvert de nombreux trous noirs auparavant cachés qui sont bien en dessous de leur limite de poids.
Ces nouveaux résultats corroborent les récents travaux théoriques sur la croissance des trous noirs et des galaxies. Les plus grands trous noirs, ceux qui ont au moins 100 millions de fois la masse du Soleil, ont mangé avec voracité au début de l'Univers. Presque tous ont manqué de «nourriture» il y a des milliards d'années et ont suivi un régime de famine forcée.
Focus sur les trous noirs dans le nord du champ profond de Chandra Focus sur les trous noirs dans le nord du champ profond de Chandra
En revanche, les trous noirs entre environ 10 et 100 millions de masses solaires ont suivi un régime alimentaire plus contrôlé. Parce qu'ils ont pris de plus petites portions de leurs repas de gaz et de poussière, ils continuent de croître aujourd'hui.
"Nos données montrent que certains trous noirs supermassifs semblent se gaver, tandis que d'autres préfèrent brouter", ont déclaré Amy Barger de l'Université du Wisconsin à Madison et de l'Université d'Hawaï, auteur principal de l'article décrivant les résultats dans le dernier numéro de The Journal astronomique (février 2005). «Nous comprenons maintenant mieux que jamais comment les trous noirs supermassifs se développent.»
Une révélation est qu'il existe un lien étroit entre la croissance des trous noirs et la naissance des étoiles. Auparavant, les astronomes avaient étudié attentivement le taux de natalité des étoiles dans les galaxies, mais n'en savaient pas autant sur les trous noirs en leur centre.
"Ces galaxies perdent de la matière dans leurs trous noirs centraux en même temps qu'elles fabriquent leurs étoiles", a déclaré Barger. "Donc, quel que soit le mécanisme qui régit la formation des étoiles dans les galaxies, il régit également la croissance des trous noirs."
Les astronomes ont recensé avec précision à la fois les trous noirs les plus grands et les plus actifs et les plus petits et les plus calmes plus proches. Maintenant, pour la première fois, ceux entre les deux ont été comptés correctement.
Croissance des plus grands trous noirs illustrés Croissance des plus grands trous noirs illustrés
"Nous devons avoir un décompte précis au fil du temps de tous les trous noirs en croissance si nous espérons jamais comprendre leurs habitudes, pour ainsi dire", co-auteur Richard Mushotzky du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Md.
Les trous noirs supermassifs eux-mêmes sont invisibles, mais le gaz chauffé autour d'eux - dont certains finiront par tomber dans le trou noir - produit de grandes quantités de rayonnement dans les centres des galaxies à mesure que les trous noirs se développent.
Cette étude s'est appuyée sur les images radiographiques les plus profondes jamais obtenues, les Chandra Deep Fields North et South, ainsi que sur une étude plus large d'une zone appelée le «Lockman Hole». Les distances aux sources de rayons X ont été déterminées par un suivi spectroscopique optique au télescope Keck de 10 mètres sur Mauna Kea à Hawaï, et montrent que les trous noirs vont de moins d'un milliard à 12 milliards d'années-lumière.
Étant donné que les rayons X peuvent pénétrer dans le gaz et la poussière qui bloquent les émissions optiques et ultraviolettes, les images à rayons X à très longue exposition sont cruciales pour trouver des trous noirs qui autrement ne passeraient pas inaperçus.
Chandra a découvert que de nombreux trous noirs inférieurs à environ 100 millions de soleils sont enfouis sous de grandes quantités de poussière et de gaz, ce qui empêche la détection de la lumière optique du matériau chauffé près du trou noir. Les rayons X sont plus énergétiques et peuvent creuser à travers cette poussière et ce gaz. Cependant, le plus grand des trous noirs montre peu de signes d'obscurcissement par la poussière ou le gaz. Dans une forme d'autocontrôle du poids, des vents puissants générés par la frénésie d'alimentation du trou noir peuvent avoir éliminé la poussière et le gaz restants.
D'autres aspects de la croissance des trous noirs ont été découverts. Par exemple, la taille typique des galaxies subissant une formation supermassive de trou noir diminue avec le temps cosmique. Une telle «réduction cosmique» a déjà été observée pour les galaxies en cours de formation d'étoiles. Ces résultats correspondent bien aux observations des galaxies voisines, qui constatent que la masse d'un trou noir supermassif est proportionnelle à la masse de la région centrale de sa galaxie hôte.
Les autres co-auteurs de l'article dans le numéro de février 2005 de The Astronomical Journal étaient Len Cowie, Wei-Hao Wang et Peter Capak (Institute for Astronomy, Univ. Of Hawaii), Yuxuan Yang (GSFC et l'Univ. Of Maryland). , College Park) et Aaron Steffan (Université du Wisconsin, Madison).
Le Marshall Space Flight Center de la NASA, à Huntsville, en Alberta, gère le programme Chandra pour la Direction des missions spatiales de la NASA, à Washington. Northrop Grumman de Redondo Beach, en Californie, anciennement TRW, Inc., était le principal entrepreneur de développement de l'observatoire. Le Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle les opérations scientifiques et aériennes du Chandra X-ray Center à Cambridge, Mass.
Des informations et des images supplémentaires sont disponibles sur: http://chandra.harvard.edu et http://chandra.nasa.gov
Source d'origine: communiqué de presse Chandra
