Quatre galaxies montrant des preuves de la croissance de trous noirs près de leurs centres
Radiographie : NASA/CXC/Washington State Univ./V. Baldassare et al. ; Optique : NASA/ESA/STScI
Les astronomes ont détecté de plus petits trous noirs et plus gros trous noirs depuis des décennies. Les plus petits vides ont à peu près la même taille que quelques soleils, tandis que les plus grands ont la même masse que des millions de soleils combinés. Mais il reste une grande question sans réponse : où sont tous les trous noirs de taille moyenne ?
Le chaînon manquant entre les petits et les grands trous noirs a longtemps échappé aux scientifiques. Mais une étude publiée mercredi dans l’Astrophysical Journal a peut-être découvert où vivent ces trous noirs intermédiaires.
Dans le passé, les astronomes avaient théorisé l’existence de trous noirs de taille moyenne. Mais le problème était de savoir comment les trouver. La lumière émise par les objets tombant dans ces trous noirs est difficile à détecter. (Cette lumière est généralement ce sur quoi les chasseurs de trous noirs comptent pour leurs découvertes.)
« La plupart des théories sur leur formation reposent sur des conditions que l’on ne trouve que dans le tout premier univers. Nous voulions tester une autre théorie qui dit qu’elles peuvent se former tout au long du temps cosmique dans ces amas d’étoiles très denses », a déclaré Vivienne Baldassare, professeur adjoint. à la Washington State University et auteur principal de l’étude.
Les amas d’étoiles nucléaires sont des groupes d’étoiles particulièrement denses et massifs qui occupent le centre de la plupart des galaxies. Ces amas sont les environnements stellaires les plus denses que nous connaissions.
Pour tester la théorie, ils ont utilisé le télescope à rayons X le plus puissant du monde, le Chandra X-Ray Observatory. Ce télescope spatial hypersensible tourne autour de la Terre et est spécialement conçu pour capter même les émissions de rayons X les plus faibles émanant de l’espace lointain. Les chercheurs ont utilisé le télescope pour rechercher des signatures de rayons X de trous noirs dans des amas d’étoiles nucléaires dans 108 galaxies différentes.
« Chandra est fondamentalement le seul instrument au monde capable de faire ce genre de travail », a déclaré Baldassare. « Il est capable de localiser très précisément les emplacements des sources de rayons X, ce qui est important lorsque vous recherchez des signatures de trous noirs dans ces amas d’étoiles nucléaires très compacts. »
Après leur analyse, les chercheurs ont découvert que si un amas d’étoiles nucléaires dépassait un certain seuil de masse et de densité, il émettait des signatures de rayons X indiquant un trou noir et le faisait à deux fois le taux d’amas en dessous du seuil. Ils ont également trouvé des preuves que les conditions au sein des amas d’étoiles nucléaires peuvent permettre à des trous noirs plus petits de se développer jusqu’à une taille moyenne.
« En gros, cela signifie que les amas d’étoiles suffisamment massifs et compacts devraient pouvoir former un trou noir », a déclaré Baldassare. Bien que des études antérieures aient également trouvé des preuves de trous noirs dans de tels amas d’étoiles nucléaires, les chercheurs disent que personne ne sait vraiment pourquoi ces régions sont propices à la formation de trous noirs.
Néanmoins, Baldassare qualifie les progrès de l’équipe dans la recherche de trous noirs transmis par les grappes nucléaires de particulièrement excitants. « Nous nous attendons à ce que bon nombre de ces trous noirs soient dans le régime de masse intermédiaire entre les trous noirs supermassifs et les trous noirs de masse stellaire où il y a très peu de preuves de leur existence. »