Les trous noirs se développent au fil du temps

Croissance des trous noirs au fil du temps

Croissance des trous noirs au fil du temps
Des scientifiques du Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian et de la Black Hole Initiative (BHI), ont fait la lumière sur la croissance des trous noirs au fil du temps.

L'étude a été présentée lors de la 236e réunion virtuelle de l'American Astronomical Society et publiée simultanément dans The Astrophysical Journal.

Dr Avi Loeb, le professeur de sciences Frank B.Baird Jr. à Harvard et Dr Fabio Pacucci, astrophysicien et BHI & Clay Fellow au CfA, ont développé un modèle théorique pour déterminer le canal principal pour la croissance des trous noirs. Le modèle est valable de l'univers local jusqu'au redshift 10, ou à peu près de nos jours à environ 13 milliards d'années.

L'étude suggère que le principal canal de croissance dépend de la masse du trou noir et du décalage vers le rouge. Dans l'univers voisin, les petits trous noirs se développent principalement par accrétion, tandis que les très gros trous noirs se développent principalement par fusion. Dans l'univers très lointain, il y a un renversement: les petits trous noirs se développent principalement par fusion, les gros trous noirs par accrétion.

‘’Les trous noirs peuvent se développer de deux manières. Ils peuvent accumuler de la masse de l'espace autour d'eux ou ils peuvent fusionner les uns avec les autres, formant un trou noir massif de plus’’, a déclaré Pacucci.

‘’Nous pensons actuellement que les premiers trous noirs ont commencé à se former approximativement avec la première population d'étoiles, il y a plus de 13,5 milliards d'années’’, a ajouté Pacucci.

La question est: comment ces ‘’graines’’ se sont-elles développées pour former la très large population de trous noirs que les scientifiques détectent maintenant dans l'univers, des plus petits aux très gros monstres que nous observons briller de l'autre côté du cosmos?

‘’Nous pouvons limiter leur histoire non seulement en détectant la lumière, mais aussi à travers les ondes gravitationnelles, les ondulations dans l'espace-temps que leurs fusions produisent’’, a déclaré Loeb.

Selon des études antérieures, les trous noirs qui se développent principalement par accrétion devraient tourner beaucoup plus rapidement sur leurs axes que ceux qui se développent principalement par fusion.

‘’Comme le taux de rotation, ou de rotation, affecte fondamentalement la façon dont la région autour d'un trou noir brille, l'étude de la principale modalité de croissance des trous noirs permet de nous donner une image plus claire de la luminosité de ces sources.’’ ‘’Nous savons déjà que la matière tombe vers l'horizon des événements des trous noirs et, à mesure qu'elle s'accélère, elle se réchauffe également et ce gaz commence à émettre un rayonnement’’, a déclaré Pacucci.

‘’Plus un trou noir s'accumule de matière, plus il sera brillant; c'est pourquoi nous pouvons observer des objets éloignés comme des trous noirs supermassifs. Ils sont un milliard de fois plus massifs que le Soleil, et ils sont capables d'émettre d'énormes quantités de rayonnement afin que nous puissions les observer même à des milliards d'années-lumière’’, a ajouté Pacucci.

Loeb a en outre expliqué que même si leur environnement est exempt de gaz, ‘’les trous noirs peuvent se développer en masse par le biais de fusions de galaxies.’’ Les trous noirs et leur croissance semblent jouer un rôle clé dans l'évolution des galaxies.

‘’Nous pensons que chaque galaxie contient un trou noir massif en son centre, qui régule la formation d'étoiles dans leur hôte’’, a déclaré Pacucci.

‘’Comprendre comment les trous noirs se sont formés, ont grandi et ont évolué avec les galaxies est fondamental pour notre compréhension et notre connaissance de l'univers, et avec cette étude, nous avons une pièce de plus du puzzle’’, a-t-il précisé.

La prochaine génération d'observatoires spatiaux de rayons X et d'ondes gravitationnelles, dont Lynx, Athena, AXIS et LISA - l'antenne spatiale de l'interféromètre laser - sera en mesure de détecter la plupart des trous noirs étudiés dans ce travail, jusqu'au univers très précoce. Les futures observations permettront de tester le nouveau modèle et, à terme, d'élargir les connaissances scientifiques sur la population de trous noirs à travers le temps cosmique.