Des trous noirs "ultramassifs" avec des masses de dizaines de milliards de soleils peuvent se produire dans l'Univers beaucoup plus souvent qu'il n'y paraît, bien que les astronomes ne puissent pas comprendre comment ils ont réussi à atteindre des tailles aussi gigantesques.
Les centres actifs des grandes galaxies, de notre Voie lactée aux amas lointains et inaccessibles, abritent des trous noirs supermassifs. En absorbant des nuages de gaz et d'étoiles, fusionnant avec d'autres trous noirs, ils peuvent gagner de la masse dans plusieurs dizaines de milliards de masses solaires, influençant la croissance et l'évolution de leurs galaxies. Cependant, ces géants «ultramassifs» mettent beaucoup de temps à se développer, et ils sont rares dans l'Univers moderne. Le détenteur du record actuel - le quasar S5 0014 + 81 dans la constellation de Céphée - peut atteindre 40 milliards de masses solaires. Mais la plupart des trous noirs supermassifs connus sont mesurés dans des ordres de centaines de milliers à des centaines de millions de soleils.
Cependant, de nouveaux travaux d'un groupe international d'astrophysiciens indiquent que nous pouvons largement sous-estimer la prévalence des trous noirs «ultramassifs». La professeure Julie Hlavacek-Larrondo de l'Université de Montréal et ses collègues ont étudié 72 galaxies situées dans les amas les plus brillants et les plus grands à une distance de 3,5 milliards d'années-lumière. Les scientifiques ont comparé leurs masses aux masses de trous noirs supermassifs en leurs centres. Les résultats des travaux sont présentés dans un article publié par les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et présentés sur le service de pré-impression arXiv.org.
Les observations du télescope spatial Chandra ont permis d'enregistrer les rayons X des disques d'accrétion de matière et, sur cette base, d'estimer les masses des trous noirs. Les luminosités des galaxies elles-mêmes dans la portée radio ont permis d'estimer leurs propres masses et de comparer les chiffres obtenus. Comme vous vous en doutez, plus la galaxie est grande, plus le trou noir en son centre est grand, mais dans l'ensemble, la croissance de la taille des trous noirs est plus rapide que celle des galaxies.
La dépendance de la taille des galaxies et de leurs trous noirs supermassifs s'est avérée non linéaire, et les trous noirs dans la plus grande d'entre elles sont beaucoup plus lourds qu'on pourrait le penser. Ainsi, environ 40% des galaxies considérées par les scientifiques contenaient des trous noirs «ultramassifs» avec des masses de 10 milliards de soleils ou plus. Le rythme surprenant de leur croissance reste à expliquer. Peut-être ont-ils commencé à se former dans des conditions idéales et ont-ils grandi plus vite que prévu. Ou peut-être manquons-nous quelque chose d'important dans la compréhension des mécanismes de croissance des trous noirs supermassifs.
Sergey Vasiliev
