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Certains trous noirs sont juste noirs, et nous avons trouvé plus de 75 000 des plus brillants

Lorsque les étoiles les plus massives meurent, elles s’effondrent pour former certains des objets les plus denses de l’univers : les trous noirs. C’est la chose la plus sombre de l’univers, où même la lumière ne peut échapper à sa gravité incroyablement puissante.

Pour cette raison, il est impossible d’imager directement les trous noirs, ce qui les rend très mystérieux et déroutants.

Mais nos nouvelles recherches ont testé un moyen de détecter certains des trous noirs les plus néfastes de tous, ce qui permet de les trouver plus facilement enfouis au plus profond des cœurs de galaxies lointaines.

Malgré le nom, tous les trous noirs ne sont pas noirs. Alors que les trous noirs existent en plusieurs tailles, les plus gros se trouvent au centre des galaxies, et leur taille augmente encore.

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La masse de ces trous noirs « supermassifs » peut atteindre un milliards de soleils. Le trou noir au centre de notre galaxie de la Voie lactée – appelé Sagittaire A, qui a reçu sa découverte Prix ​​Nobel de physique 2020 – Plutôt calme.

Mais ce n’est pas le cas pour tous les trous noirs supermassifs.

Si de la matière telle que du gaz, de la poussière ou des étoiles s’approche trop près d’un trou noir, elle est aspirée par la force gravitationnelle massive. Lorsqu’il tombe vers le trou noir, il se réchauffe et devient incroyablement brillant.

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La lumière de 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 ils peuvent parfois éclipser toutes les étoiles de leur galaxie.

Jets violents lancés d'un Hercule.

NASA / Agence spatiale européenne / NRAO / La conversation

Jets violents lancés d’un Hercule.

Les trous noirs les plus brillants

quelques Les noyaux galactiques actifs se dispersent violemment à travers un jet, qui parcourent des millions de kilomètres dans l’espace et peuvent être vus avec 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.

Avec ces forces destructrices au centre de la galaxie, les astronomes sont sûrs que cela doit avoir un impact majeur sur la galaxie elle-même. Nous savons que la plupart des galaxies sont lentes Arrêter leur processus de formation d’étoiles, et AGN pourrait être l’un des coupables.

Ainsi, les AGN nous aident non seulement à mieux comprendre les trous noirs insaisissables, mais leur étude nous renseigne également sur les galaxies elles-mêmes.

Trouver des trous noirs brillants

Selon la quantité de « mange » du trou noir, la galaxie dans laquelle il se trouve et l’angle sous lequel nous pouvons le voir, les noyaux galactiques peuvent être très différents les uns des autres.

Même en regardant la même galaxie, un astronome utilisant un télescope à rayons X peut la voir briller et détecter un AGN, tandis qu’un autre astronome utilisant un radiotélescope peut ne rien voir, si l’AGN ne produit pas de jets visibles dans la radio. spectre. .

La matière circule dans le trou noir supermassif au centre de M87.

Télescope Horizon événementiel/Conversation

La matière circule dans le trou noir supermassif au centre de M87.

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 une plus grande partie du spectre électromagnétique pour les trouver.

La luminosité relative d’une galaxie à travers différentes parties du spectre électromagnétique est appelée « distribution d’énergie spectrale ».

Cela peut être utilisé pour mesurer le nombre d’étoiles dans la galaxie, leur âge, leurs composants et la quantité de poussière qui bloque la lumière.

Dans nos recherches publiées aujourd’hui dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, nous montrons que cette technique peut également être utilisée pour détecter des noyaux galactiques actifs.

Cela signifie que nous pouvons désormais mesurer non seulement les propriétés et l’histoire des étoiles de la galaxie, mais aussi la luminosité du trou noir central.

Ce n’est pas une chose facile à faire.

Image composite montrant comment une galaxie typique apparaît à différentes longueurs d'onde.

CRAR / GAMA et ESO / La Conversation

Image composite montrant comment une galaxie typique apparaît à différentes longueurs d’onde.

La différence entre la lumière des étoiles et la lumière des noyaux galactiques actifs est incroyablement subtile, il est donc possible de confondre les jeunes étoiles en un trou noir brillant, et vice versa.

Ici, en Australie, les astronomes ont utilisé des télescopes australiens pour créer des cartes en 3D des galaxies dans des régions spécifiques du ciel.

Ces cartes nous permettent de rechercher dans des centaines de milliers de galaxies, couvrant 11 milliards d’années d’histoire, d’éventuels noyaux galactiques actifs.

En appliquant notre nouvelle méthode à 700 000 galaxies, nous avons identifié et identifié plus de 75 000 noyaux galactiques actifs pour commencer à comprendre comment leur nombre a évolué au fil du temps et comment il a affecté les galaxies hôtes.

Les astronomes pensent que le nombre de noyaux galactiques actifs dans l’univers est lié à la quantité de formation d’étoiles, dont nous savons qu’elle était environ dix fois plus élevée il y a près de 10 milliards d’années.

Mais jusqu’à ce que nous soyons sûrs d’avoir identifié tous les noyaux galactiques actifs 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 passionnément de la nature des trous noirs actifs. Bien que nous n’ayons pas encore répondu aux questions nécessaires pour calmer le débat, nous sommes maintenant un pas de plus vers la détection fiable de ces objets fascinants au sein des galaxies.

C’est une étape importante pour faire la lumière sur le mystère des trous noirs.

Jessica Thorne Doctorant en astrophysique à l’Université d’Australie occidentale. Sabine Bilstedt Associé de recherche en astronomie à l’Université d’Australie occidentale.

Cet article a été initialement publié Conversation. Lire l’article d’origine.

Delphine Perrault

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