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Les trous noirs voraces ont fini de jouer à cache-cache

ActualitéClassé sous :Univers , trou noir super-massif , nuage de poussière

La plupart des plus vastes trous noirs de l'univers engloutissent des étoiles sans que l'on s'en aperçoive - jusqu'à présent du moins. Une équipe internationale d'astronomes emmenée par des Britanniques vient de rapporter dans la revue Nature avoir découvert une population quasi-insaisissable de trous noirs croissant rapidement et dissimulés derrière des nuages de poussières. Leurs travaux suggèrent que la croissance de la plupart des trous noirs s'opère dans un tel cadre, résolvant par là même une énigme qui intriguait les astronomes depuis des années.

Vue d'artiste de ce que l'on pense représenter un Noyau Actif de Galaxie. L'engin central est un trou noir massif entouré d'un disque d'accrétion, par où le gaz s'écoule de la galaxie vers le trou noir, entouré d'un "tore" de poussière qui nous cache une

Les trous noirs super-massifs (dont la masse est entre 1 million et 1 milliard de fois supérieure à celle d'un trou noir ordinaire) passent par des périodes de croissance exponentielle durant lesquelles nous pouvons les observer sous forme de quasars dans l'univers lointain. Les quasars sont entourés d'un gigantesque anneau de gaz et de poussières. On les trouve avant tout au coeur des galaxies lointaines, et ils peuvent absorber chaque année l'équivalent de la masse de plusieurs milliers d'étoiles. Lorsque les trous noirs centraux aspirent la matière de leurs anneaux de poussières, celle-ci se met à briller avec éclat, faisant des quasars les objets les plus "lumineux" de l'univers. Cette lumière éclatante nous arrive sous des formes diverses, dont les rayons X, la lumière visible et la lumière infrarouge. On pense que les quasars sont les précurseurs des grandes galaxies conventionnelles.

La question du nombre de ces géants cosmiques a déconcerté les astronomes pendant des années. Emprisonnant la lumière et tout ce qui s'approche de trop près, les trous noirs ne peuvent être observés directement. Les astronomes peuvent déduire leur présence en notant le comportement de la matière située à proximité : le gaz est chauffé à des températures extrêmes et accéléré à une fraction notable de la vitesse de la lumière juste avant d'être consumé. Ce phénomène dégage des rayons X qui s'échappent du trou noir et témoignent de sa présence. Dans la gamme des rayons X, les quasars surpassent en éclat tout ce qui se trouve dans l'univers. En recensant les bourdonnements de fond en rayons X, il est donc possible de prédire le nombre approximatif total de quasars.

Or ce calcul n'a jamais coïncidé avec les observations antérieurement faites dans la gamme des rayons X et de la lumière visible sur les quasars actuels, dont le nombre est bien plus faible que ce à quoi l'on s'attendait. Comme les quasars peuvent absorber chaque année l'équivalent de la masse d'une dizaine à un millier d'étoiles, ils créent autour d'eux d'immenses nuages de gaz et de poussières à travers lesquels les astronomes ne peuvent scruter. Les astronomes estiment que les quasars sont entourés d'un anneau de poussières empêchant leur observation depuis la Terre dans plus de la moitié des cas, alors que d'autres sont enfouis dans des galaxies prises dans un rideau de poussières.

"Nous espérions que les études antérieures utilisant les rayons X nous révéleraient quantité de quasars dissimulés: or nous n'en avons pas trouvé trace", déclare le responsable de l'étude, Alejo Martínez-Sansigre du groupe d'astrophysique de l'université d'Oxford (Royaume-Uni).

Le télescope Spitzer semble avoir découvert les deux types de quasars manquant à l'appel grâce à des observations menées dans l'infrarouge. Contrairement aux rayons X et à la lumière visible, la lumière infrarouge peut cheminer à travers le gaz et la poussière. Les chercheurs ont trouvé 21 exemples de ces quasars dans une petite portion du ciel. Ils ont été identifiés comme tels par le radiotélescope VLA (Very Large Array) de l'Observatoire national de radio-astronomie (National Radio Astronomy Observatory - NRAO) situé dans le Nouveau-Mexique (Etats-Unis) et par le télescope William Herschel du Conseil britannique de recherche en physique des particules et en astronomie de La Palma (Espagne). Sur les 21 quasars découverts par Spitzer, on pense que dix se situent à l'intérieur de galaxies géantes elliptiques d'un âge assez avancé, et que les autres sont enfermés dans d'épaisses galaxies poussiéreuses qui sont toujours des pouponnières d'étoiles.

En extrapolant la découverte de ces 21 quasars à l'ensemble du ciel, l'équipe estime que le nombre de quasars cachés par la poussière est bien plus important que ceux observables, et que la plupart des trous noirs supermassifs croissent lors de brèves et puissantes explosions au coeur des galaxies en expansion.

"Cette population récemment découverte est assez vaste pour que le rayonnement X de fond puisse lui être imputé, et nous allons à présent chercher à savoir pourquoi il y a davantage de quasars occultés que de quasars observables", explique le professeur Martínez-Sansigre.

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