Extrait d'un communiqué de presse de la NASA:
Une nouvelle étude de l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA indique aux scientifiques à quelle fréquence les plus grands trous noirs ont été actifs au cours des derniers milliards d'années. Cette découverte clarifie la façon dont les trous noirs supermassifs se développent et pourrait avoir des implications sur la façon dont le trou noir géant au centre de la Voie lactée se comportera à l'avenir.
On pense que la plupart des galaxies, y compris la nôtre, contiennent des trous noirs supermassifs en leur centre, avec des masses allant de millions à des milliards de fois la masse du Soleil. Pour des raisons qui ne sont pas entièrement comprises, les astronomes ont découvert que ces trous noirs présentent une grande variété de niveaux d'activité: de dormant à juste léthargique à pratiquement hyper.
Les trous noirs supermassifs les plus vivants produisent ce que l'on appelle des «noyaux galactiques actifs», ou AGN, en aspirant de grandes quantités de gaz. Ce gaz est chauffé au fur et à mesure qu'il tombe et brille fortement à la lumière des rayons X.
"Nous avons constaté que seulement environ un pour cent des galaxies avec des masses similaires à la Voie lactée contiennent des trous noirs supermassifs dans leur phase la plus active", a déclaré Daryl Haggard de l'Université de Washington à Seattle, WA, et de l'Université Northwestern à Evanston, IL , qui a dirigé l'étude. "Il est important d'essayer de comprendre combien de ces trous noirs sont actifs à tout moment pour comprendre comment les trous noirs se développent dans les galaxies et comment cette croissance est affectée par leur environnement."
Cette étude implique un levé appelé Chandra Multiwavelength Project, ou ChaMP, qui couvre 30 degrés carrés sur le ciel, la plus grande zone du ciel de tous les levés Chandra à ce jour. En combinant les images aux rayons X de Chandra avec des images optiques du Sloan Digital Sky Survey, environ 100 000 galaxies ont été analysées. Parmi ceux-ci, environ 1600 étaient des rayons X lumineux, signalant une éventuelle activité AGN.
Seules les galaxies situées à 1,6 milliard d'années-lumière de la Terre pouvaient être comparées de manière significative à la Voie lactée, bien que des galaxies allant jusqu'à 6,3 milliards d'années-lumière aient également été étudiées. Les galaxies principalement isolées ou «de terrain» ont été incluses, et non les galaxies en grappes ou en groupes.
«Il s'agit de la première détermination directe de la fraction des galaxies de champ dans l'Univers local qui contiennent des trous noirs supermassifs actifs», a déclaré le co-auteur Paul Green du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, MA. «Nous voulons savoir à quelle fréquence ces trous noirs géants s’embrasent, car c’est à ce moment-là qu’ils traversent une forte poussée de croissance.»
Un objectif clé des astronomes est de comprendre comment l'activité AGN a affecté la croissance des galaxies. Une corrélation frappante entre la masse des trous noirs géants et la masse des régions centrales de leur galaxie hôte suggère que la croissance des trous noirs supermassifs et de leurs galaxies hôtes est fortement liée. La détermination de la fraction AGN dans l'Univers local est cruciale pour aider à modéliser cette croissance parallèle.
Un résultat de cette étude est que la fraction des galaxies contenant AGN dépend de la masse de la galaxie. Les galaxies les plus massives sont les plus susceptibles d'héberger l'AGN, tandis que les galaxies qui ne sont que dix fois plus massives que la Voie lactée ont environ dix fois plus de chances de contenir un AGN.
Un autre résultat est qu'une diminution progressive de la fraction AGN est observée avec le temps cosmique depuis le Big Bang, confirmant le travail effectué par d'autres. Cela implique que l'alimentation en carburant ou le mécanisme d'alimentation en carburant des trous noirs évolue avec le temps.
L'étude a également des implications importantes pour comprendre comment les voisinages des galaxies affectent la croissance de leurs trous noirs, car la fraction AGN pour les galaxies de champ s'est avérée indiscernable de celle des galaxies en amas denses.
"Il semble que les trous noirs vraiment actifs soient rares mais pas antisociaux", a déclaré Haggard. "Cela a été une surprise pour certains, mais pourrait fournir des indices importants sur la façon dont l'environnement affecte la croissance du trou noir."
Il est possible que la fraction AGN ait évolué avec le temps cosmique dans les deux amas et sur le terrain, mais à des rythmes différents. Si la fraction AGN dans les amas commençait plus haut que pour les galaxies de champ - comme certains résultats l'ont laissé entendre - mais diminuait ensuite plus rapidement, à un moment donné, la fraction d'amas serait à peu près égale à la fraction de champ. Cela peut expliquer ce qui est vu dans l'Univers local.
La Voie lactée contient un trou noir supermassif appelé Sagittaire A * (Sgr A *, pour faire court). Même si les astronomes ont été témoins d'une certaine activité de Sgr A * à l'aide de Chandra et d'autres télescopes au fil des ans, elle a été à un niveau très bas. Si la Voie lactée suit les tendances observées dans l'enquête ChaMP, Sgr A * devrait être environ un milliard de fois plus lumineux en rayons X pendant environ 1% de la durée de vie restante du Soleil. Une telle activité a probablement été beaucoup plus courante dans un passé lointain.
Si Sgr A * devenait un AGN, ce ne serait pas une menace pour la vie ici sur Terre, mais cela donnerait un spectacle spectaculaire aux rayons X et aux longueurs d'onde radio. Cependant, toutes les planètes qui sont beaucoup plus proches du centre de la Galaxie, ou directement dans la ligne de feu, recevraient des quantités de rayonnement importantes et potentiellement dommageables.
Ces résultats ont été publiés dans le numéro du 10 novembre de l'Astrophysical Journal. Les autres coauteurs de l'article étaient Scott Anderson de l'Université de Washington, Anca Constantin de l'Université James Madison, Tom Aldcroft et Dong-Woo Kim du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et Wayne Barkhouse de l'Université du Dakota du Nord.
