Une nouvelle façon d'estimer la masse des trous noirs supermassifs à l'extérieur de notre galaxie a été proposée par les astronomes de l'Université d'État de Moscou.
Les trous noirs sont des corps cosmiques dans lesquels l'attraction gravitationnelle est si grande que même la lumière ne peut pas s'en échapper. Leur existence découle de la théorie moderne de la gravité - la théorie générale de la relativité, dont le fondateur était Albert Einstein.
Bien que la présence de trous noirs dans la nature n'ait pas été rigoureusement prouvée, les astronomes ont des raisons de croire que de tels objets existent. Par exemple, ils ont observé à plusieurs reprises des phénomènes accompagnés d'une énorme libération d'énergie, qui ne peut s'expliquer que par l'interaction de trous noirs massifs avec la matière environnante tombant sur eux. Dans ce cas, en raison du frottement et de l'échauffement de la substance, un rayonnement se produit, ce qui permet indirectement de "voir" un trou noir.
S'il n'y a pas d'accrétion - la chute de matière sur un corps cosmique en raison de sa force d'attraction - alors il est extrêmement difficile de connaître l'existence d'un trou noir. Des chercheurs de l'Institut astronomique Sternberg de l'Université d'État de Moscou sous la direction d'Elena Seifina se sont intéressés à ces trous noirs supermassifs «dormants» en dehors de notre galaxie et ont proposé une méthode pour estimer leur masse, même s'ils ne se manifestent guère. Les résultats de la recherche sont publiés dans la revue Astronomy and Astrophysics.
Tout a commencé lorsque les astronomes ont remarqué plusieurs éruptions provenant de sources extragalactiques. L'un d'entre eux, Swift J1644 + 57, a été observé en 2011 par plusieurs observatoires spatiaux (RXTE, Swift et Suzaku) dans le domaine des rayons X et gamma.
Au départ, les chercheurs pensaient avoir vu un sursaut gamma, qui avait déjà été observé dans des galaxies éloignées. Cependant, généralement, l'émission de telles fusées disparaît après un jour ou deux, alors que dans ce cas, après deux jours, l'éclat est devenu encore plus brillant. Au total, l'épidémie a été observée pendant deux ans, après quoi elle s'est éteinte.
Les astronomes ont commencé à soupçonner qu'ils observaient une destruction par la marée d'une étoile volant à une courte distance d'un trou noir supermassif (à moins de trois rayons gravitationnels). L'étoile s'effondre en raison du fait que les forces de gravité diffèrent considérablement du côté de l'étoile proche et éloignée du trou noir. Dans le même temps, sa matière ne tombe pas immédiatement sur le trou, mais forme un disque d'accrétion temporaire, qui commence à briller, comme on peut le voir sur Terre.
Auparavant, Elena Seifina a observé des éruptions similaires impliquant des objets connus, qui sont considérés comme des trous noirs, à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de notre galaxie, et a découvert comment la pente du spectre des rayons X (le graphique de la dépendance de l'intensité du rayonnement à la fréquence) change lors d'une augmentation de la luminosité.
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Elle a identifié des caractéristiques du spectre qui indiquaient clairement la présence de trous noirs. Les astronomes ont suggéré que si les formes des spectres de fusées éclairantes similaires sont similaires, les processus qui s'y déroulent sont également similaires. Par conséquent, ils sont également causés par la déchirure des étoiles par les trous noirs. Cela permet la découverte de nouveaux objets - candidats aux trous noirs.
Les astronomes déterminent les masses des trous noirs déjà observés en évaluant la luminosité maximale des disques d'accrétion formés autour d'eux à partir de la chute de matière, en supposant qu'un équilibre a été atteint dans le disque entre la pression du rayonnement électromagnétique et les forces gravitationnelles.
La comparaison des traces (dépendance de la pente spectrale sur le taux d'accrétion) d'objets connus avec les traces obtenues pour les nouvelles éruptions extragalactiques a permis aux chercheurs de «peser» les trous noirs invisibles. La nouvelle méthode de "pesée" des trous noirs extragalactiques dormants permet d'utiliser des données sur des objets galactiques connus, comme par exemple l'objet bien connu Cygnus X-1 avec un trou noir au centre, qui a longtemps été étudié par les astronomes. Des calculs ont montré que dans l'épidémie Swift J1644 + 57 est en effet associé à un trou noir supermassif d'une masse de 7 × 106 masses solaires.
Si des observations antérieures dans l'ultraviolet ont été utilisées pour estimer les masses des trous noirs, alors la nouvelle méthode nous permet de nous limiter à la gamme des rayons X.
Les astronomes espèrent que la polyvalence de la nouvelle méthode aidera à évaluer les nombreuses masses de divers objets extragalactiques, tels que les noyaux des galaxies de Seyfert et d'autres, lorsque les méthodes traditionnelles ne fonctionnent fondamentalement pas.
Basé sur des documents du service de presse de l'Université d'État de Moscou
Auteur: Alexey Ponyatov
