Les trous noirs supermassifs cachés sont activés par des galaxies en collision.

11 mai 2023

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par la Société royale d'astronomie

Les astronomes ont découvert que les trous noirs supermassifs obscurcis par de la poussière sont plus susceptibles de croître et de libérer d'énormes quantités d'énergie lorsqu'ils se trouvent à l'intérieur de galaxies qui sont censées entrer en collision avec une galaxie voisine. Le nouveau travail, dirigé par des chercheurs de l'Université de Newcastle, est publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Les galaxies, y compris notre propre Voie lactée, contiennent des trous noirs supermassifs à leur centre. Ils ont des masses équivalentes à des millions, voire des milliards, de fois celle de notre Soleil. Ces trous noirs se développent en "mangeant" du gaz qui tombe sur eux. Cependant, ce qui pousse le gaz suffisamment proche des trous noirs pour que cela se produise est un mystère en cours.

Une possibilité est que lorsque les galaxies sont suffisamment proches les unes des autres, elles ont tendance à être attirées gravitationnellement l'une vers l'autre et à se "fusionner" en une seule galaxie plus grande.

Dans les dernières étapes de son voyage vers un trou noir, le gaz s'allume et produit une énorme quantité d'énergie. Cette énergie est généralement détectée en utilisant la lumière visible ou les rayons X. Cependant, les astronomes auteurs de cette étude n'ont pu détecter les trous noirs croissants qu'en utilisant la lumière infrarouge. L'équipe a utilisé des données provenant de nombreux télescopes différents, notamment le télescope spatial Hubble et le télescope spatial infrarouge Spitzer.

Les chercheurs ont développé une nouvelle technique pour déterminer la probabilité que deux galaxies soient très proches l'une de l'autre et qu'elles sont censées entrer en collision à l'avenir. Ils ont appliqué cette nouvelle méthode à des centaines de milliers de galaxies dans l'univers lointain (en regardant les galaxies formées 2 à 6 milliards d'années après le Big Bang) dans le but de mieux comprendre le soi-disant "midi cosmique", une époque où la plupart de la croissance des galaxies et des trous noirs de l'Univers est censée avoir eu lieu.

Comprendre comment les trous noirs ont grandi à cette époque est fondamental dans la recherche galactique moderne, surtout parce que cela peut nous donner un aperçu du trou noir supermassif situé à l'intérieur de la Voie lactée, et de l'évolution de notre galaxie au fil du temps.

Comme ils sont très éloignés, seul un petit nombre de galaxies cosmiques à midi répondent aux critères requis pour obtenir des mesures précises de leurs distances. Cela rend très difficile de savoir avec une grande précision si deux galaxies sont très proches l'une de l'autre.

Cette étude présente une nouvelle méthode statistique pour surmonter les limitations précédentes de la mesure des distances précises des galaxies et des trous noirs supermassifs au midi cosmique. Elle applique une approche statistique pour déterminer les distances des galaxies en utilisant des images à différentes longueurs d'onde et élimine la nécessité de mesures de distance spectroscopiques pour les galaxies individuelles.

Les données provenant du télescope spatial James Webb au cours des prochaines années devraient révolutionner les études dans l'infrarouge et révéler encore plus de secrets sur la croissance de ces trous noirs poussiéreux.

Sean Dougherty, étudiant diplômé de l'Université de Newcastle et auteur principal de l'article, déclare : "Notre nouvelle approche examine des centaines de milliers de galaxies lointaines avec une approche statistique et demande à quelle probabilité deux galaxies sont proches l'une de l'autre et donc susceptibles d'être en collision."

Le Dr Chris Harrison, co-auteur de l'étude, déclare : "Ces trous noirs supermassifs sont très difficiles à trouver car la lumière X, que les astronomes ont généralement utilisée pour trouver ces trous noirs en croissance, est bloquée et n'est pas détectée par nos télescopes. Mais ces mêmes trous noirs peuvent être trouvés en utilisant la lumière infrarouge, qui est produite par la poussière chaude qui les entoure."

Il ajoute : "La difficulté de trouver ces trous noirs et d'établir des mesures de distance précises explique pourquoi ce résultat a été difficile à déterminer pour ces galaxies cosmiques lointaines 'midi'. Avec le JWST, nous nous attendons à trouver beaucoup plus de ces trous noirs en croissance cachés. Le JWST sera bien meilleur pour les trouver, donc nous en aurons beaucoup plus à étudier, y compris ceux qui sont les plus difficiles à trouver. De là, nous pouvons en faire plus pour comprendre la poussière qui les entoure et savoir combien sont cachés dans les galaxies lointaines."

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Provided by Royal Astronomical Society