Une étude spatiale offre un regard plus clair sur les trous noirs | Dartmouth

On pense que les trous noirs supermassifs résident au centre de presque toutes les grandes galaxies. Les objets spatiaux dévorent le gaz galactique, la poussière et les étoiles. Elles peuvent même devenir plus lourdes que certaines petites galaxies.

En connaissant la vitesse à laquelle un trou noir se nourrit, sa masse et la quantité de rayonnement à proximité, les chercheurs peuvent déterminer quand certains trous noirs ont subi leurs plus grandes poussées de croissance. Cette information, à son tour, peut leur parler de l’histoire de l’univers.

Alors que des avancées telles que de nouvelles images capturées par le télescope spatial James Webb de la NASA aident les scientifiques à comprendre certaines des forces les plus puissantes de l’univers, une étude distincte de Dartmouth clarifie le mystère des trous noirs supermassifs en phase de croissance rapide, connus sous le nom de noyaux galactiques actifs ou AGN. .

Les signatures lumineuses de ces objets mystifient les chercheurs depuis plus d’un demi-siècle, déclare Tonima Tasnim Ananna, associée de recherche postdoctorale et auteure principale d’un nouvel article sur la famille spéciale des trous noirs.

La lumière provenant de trous noirs quasi supermassifs peut avoir différentes couleurs. Ils peuvent également varier en luminosité et en signatures spectrales. Jusqu’à récemment, les chercheurs pensaient que les différences dépendaient de l’angle de vue et de la mesure dans laquelle un trou noir était obscurci par son tore, un anneau de gaz et de poussière en forme de beignet qui entoure généralement les noyaux galactiques actifs.

Mais les études techniques d’Ananna et d’autres remettent en question ce modèle. Ananna et Ryan Hickox, professeur de physique et d’astronomie, ont découvert que les trous noirs se présentent différemment parce qu’ils sont en fait à des étapes distinctes du cycle de vie.

La nouvelle étude de Dartmouth a révélé que la quantité de poussière et de gaz entourant un trou noir supermassif est directement liée à son activité de croissance. Lorsqu’un trou noir se nourrit à un rythme élevé, l’énergie évacue la poussière et le gaz. En conséquence, il est plus susceptible d’être dégagé et d’apparaître plus lumineux.

La recherche fournit certaines des preuves les plus solides à ce jour qu’il existe des différences fondamentales entre les trous noirs supermassifs avec différentes signatures lumineuses, et que ces différences ne peuvent pas être expliquées uniquement par le fait que l’observation se déroule à travers ou autour d’un tore AGNs.

Cela confirme l’idée que les structures toriques autour des trous noirs ne sont pas toutes identiques, déclare Hickox, co-auteur de l’étude. Il existe une relation entre la structure et la façon dont elle se développe.

La découverte selon laquelle c’est le taux d’alimentation, et non l’angle de vision, qui détermine les signatures lumineuses des trous noirs supermassifs découle d’une analyse d’une décennie des AGN à proximité par une collaboration internationale utilisant Swift-BAT, un appareil à rayons X à haute énergie de la NASA. télescope.

Pour l’étude publiée dansLe Journal AstrophysiqueAnanna a développé une technique de calcul pour évaluer l’effet de la matière obscurcissante sur les propriétés observées des trous noirs.

Le document de recherche indique qu’il montre définitivement la nécessité de réviser la théorie dominante de l’AGN qui caractérise l’AGN obscurci et non obscurci comme similaire, bien qu’il semble différent en raison de l’angle de vision.

Au fil du temps, nous avons fait de nombreuses hypothèses sur la physique de ces objets, explique Ananna, qui a été sélectionnée en 2020 parmi les 10 meilleurs scientifiques à surveiller de Science News. Nous savons maintenant que les propriétés des trous noirs fortement cachés sont très différentes de celles des AGN non masqués.

La réponse au mystère spatial lancinant devrait permettre aux chercheurs de créer des modèles plus précis sur l’évolution de l’univers et la façon dont les trous noirs se développent.

L’une des plus grandes questions dans notre domaine est de savoir d’où viennent les trous noirs supermassifs, dit Hickox. Cette recherche fournit un élément essentiel qui peut nous aider à répondre à cette question, et je m’attends à ce qu’elle devienne une référence fondamentale pour cette discipline de recherche.