Les scientifiques comprennent comment les trous noirs supermassifs se sont développés sur 12 milliards d’années

Un groupe de scientifiques de l’Université d’État de Pennsylvanie a mené une analyse globale de la dynamique de croissance des trous noirs supermassifs. Les données sont issues de relevés et de modélisations d'observatoires à rayons X. Les travaux ont montré comment les trous noirs supermassifs ont accumulé environ 90 % de leur masse au cours des 12 derniers milliards d’années. L’accrétion initiale de 10 % de masse reste un mystère non résolu du jeune univers.

Trous noirs supermassifs (SCHD) avec des masses supérieures à un million de masses solaires croissent principalement en raison de deux processus : l'accrétion de matière (tombant dans le trou noir) et la fusion avec d'autres trous noirs.

Le taux et l'intensité de l'accrétion, qui augmente de manière prévisible la masse du SCD, peuvent être jugés directement par l'intensité de l'émission de rayons X de ces objets. Le gaz chaud dans la région interne du disque d’accrétion atteint également les pôles du SCD, où son énergie est dissipée au fur et à mesure que le matériau est largué. Tout cela est parfaitement visible aux rayons X et est mesuré par des observatoires à rayons X spatiaux. Il n’est pas difficile de calculer le taux d’accrétion de masse à partir de ces données, qui est en moyenne d’une masse solaire par an.

Les fusions de trous noirs sont un processus plus complexe pour mesurer la dynamique des forces dans les galaxies de petite et moyenne taille, mais les scientifiques ont des observations sur ce qui se produit généralement lorsque deux ou plusieurs galaxies fusionnent avec des galaxies de petite et moyenne taille en leurs centres respectifs. Si l'on inclut des statistiques dans les calculs, la modélisation donnera une estimation plus ou moins précise de la croissance du SDF issue des fusions. Selon les données obtenues, ce processus correspond à une augmentation de la masse du SCD d'une masse solaire toutes les quelques décennies.

Les accrétions de masse décrites pour les trous noirs supermassifs représentent seulement 90 % de leur masse respective, ce qui s'est produit au cours des 12 derniers milliards d'années. Pour les 1,8 milliards d’années restant après le Big Bang, il n’existe aucune donnée disponible sur la manière dont les organismes de petite et moyenne taille accumuleront à l’avenir 10 % de leur masse. Cela reste à clarifier et est désormais aidé par le télescope spatial James Webb de la NASA, par exemple. Il est également intéressant de noter que les cellules souches ont cessé de croître il y a environ 8 milliards d’années. Il semble qu’à ce moment-là, la majeure partie du gaz nécessaire à leur alimentation avait été absorbée et que les processus de fusion avaient ralenti en raison de l’expansion de l’univers.