Les chercheurs ont trouvé plus de 75 000 des trous noirs les plus brillants. (Crédit image : ESO/WFI (optique) ; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al. (Submillimeter) ; NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray), CC BY-SA)

Cet article a été initialement publié sur The Conversation.

Lorsque les étoiles les plus massives meurent, elles s’effondrent pour former certains des objets connus les plus denses de l’Univers : les trous noirs. Ce sont les objets « les plus sombres » du cosmos, car même la lumière ne peut échapper à leur gravité incroyablement forte.

De ce fait, il est impossible d’imager directement les trous noirs, ce qui les rend mystérieux et assez déroutants. Mais nos nouvelles recherches ont testé un moyen de détecter certains des trous noirs les plus voraces de tous, ce qui permet de les trouver facilement enfouis au plus profond du cœur de galaxies lointaines.

Malgré le nom, tous les trous noirs ne sont pas noirs. Alors que les trous noirs existent dans de nombreuses tailles différentes, les plus grands se trouvent au centre des galaxies et continuent d’augmenter en taille.

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Ces trous noirs « supermassifs » peuvent avoir une masse allant jusqu’à un milliard de soleils. Le trou noir au centre de notre propre galaxie de la Voie lactée, nommé Sagittaire A*, dont la découverte a reçu le prix Nobel de physique 2020, est assez calme. Mais ce n’est pas le cas pour tous les trous noirs supermassifs.

Si un matériau comme le gaz, la poussière ou les étoiles s’approche trop près d’un trou noir, il est aspiré par l’énorme force gravitationnelle. En tombant dans le trou noir, il se réchauffe et devient incroyablement brillant.

La lumière produite par ces « trous noirs brillants » peut couvrir tout le spectre électromagnétique, des rayons X aux ondes radio. Un autre nom pour les trous noirs brillants au centre des galaxies est « noyaux galactiques actifs » ou AGN. Ils peuvent briller des milliards de fois plus que le Soleil et peuvent même parfois éclipser toutes les étoiles de votre galaxie.

De la matière tourbillonnant dans le trou noir supermassif au centre de M87. (Crédit image : télescope Event Horizon)

Les trous noirs les plus brillants

Certains AGN projettent violemment de la matière à travers un jet, qui parcourt des millions de kilomètres dans l’espace et peut être vu par des radiotélescopes. D’autres produisent des « vents » au centre de la galaxie, capables de pousser n’importe quel gaz (le carburant nécessaire à la formation des étoiles) hors de la galaxie.

Les jets violents d’Hercule A. (Crédit image : NASA / ESA / NRAO)

Avec de telles forces destructrices au milieu d’une galaxie, les astronomes sont sûrs que cela doit avoir un impact majeur sur la galaxie elle-même. Nous savons que la plupart des galaxies arrêtent lentement leurs processus de formation d’étoiles, et AGN pourrait être l’un des coupables.

Par conséquent, AGN peut non seulement nous aider à mieux comprendre les trous noirs insaisissables, mais les étudier nous renseigne également sur les galaxies elles-mêmes.

Trouver des trous noirs brillants

Selon la quantité de nourriture qu’un trou noir « mange », la galaxie dans laquelle il se trouve et l’angle sous lequel nous pouvons le voir, les AGN peuvent être très différents les uns des autres. Même en regardant la même galaxie, un astronome avec un télescope à rayons X peut la voir briller et découvrir un AGN, tandis qu’un autre astronome utilisant un radiotélescope pourrait ne rien voir, si l’AGN ne produit pas de jets visibles dans la radio. spectre. .

Pour cette raison, on pensait qu’ils étaient tous des objets différents, mais en regardant les mêmes objets avec différents télescopes, les astronomes ont découvert qu’ils avaient de nombreuses similitudes et ont réalisé les avantages d’utiliser plus de spectre électromagnétique pour les trouver.

La luminosité relative d’une galaxie dans différentes parties du spectre électromagnétique est appelée « distribution d’énergie spectrale ». Cela peut être utilisé pour mesurer le nombre d’étoiles dans une galaxie, leur âge, de quoi elles sont faites et la quantité de poussière qui bloque la lumière.

Image composite montrant comment une galaxie typique apparaît à différentes longueurs d’onde. (Crédit image : ICRAR / GAMA et ESO)

Dans nos recherches, publiées aujourd’hui dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, nous montrons que cette technique peut également être utilisée pour détecter les AGN. Cela signifie que nous pouvons désormais mesurer non seulement les propriétés et l’histoire des étoiles de la galaxie, mais aussi la luminosité de son trou noir central.

Ce n’est pas une chose facile à faire. La différence entre la lumière des étoiles et la lumière AGN est incroyablement subtile, ce qui permet de confondre les jeunes étoiles avec un trou noir brillant, et vice versa.

Ici, en Australie, les astronomes ont utilisé des télescopes australiens pour créer des cartes 3D des galaxies dans des zones spécifiques du ciel. Ces cartes nous permettent de rechercher des centaines de milliers de galaxies, couvrant 11 milliards d’années d’histoire, à la recherche d’AGN possibles.

En appliquant notre nouvelle méthode à 700 000 galaxies, nous avons identifié et quantifié plus de 75 000 AGN pour commencer à comprendre comment leur nombre a évolué au fil du temps et comment ils ont affecté les galaxies hôtes. Les astronomes pensent que la quantité d’AGN dans l’Univers est liée à la quantité de formation d’étoiles, qui, nous le savons, était presque dix fois plus importante il y a environ 10 milliards d’années. Mais tant que nous ne serons pas sûrs d’avoir identifié tous les AGN à travers le temps cosmique dans nos échantillons de galaxies, nous ne le saurons pas avec certitude.

À l’heure actuelle, la communauté astronomique débat toujours avec passion de la nature des trous noirs actifs. Bien que nous n’ayons pas encore répondu aux questions nécessaires pour étouffer le débat, nous sommes maintenant à un pas de plus de pouvoir détecter de manière fiable ces objets fascinants au sein des galaxies. Et c’est une étape importante pour faire la lumière sur le mystère des trous noirs.

Cet article a été republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article original.

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