Une étude sur des dizaines de galaxies situées à quelques milliards d’années-lumière de la nôtre, a révélé des trous noirs supermassifs qui dépassent de loin nos attentes concernant la taille probable de ces objets célestes gargantuesques nouvellement identifiés.
Cette découverte nous aidera non seulement à mieux comprendre l’évolution de l’Univers, mais elle pose également une nouvelle question intrigante : comment est-ce que des trous noirs comme ceux-ci, deviennent-ils si énormes ? De nos jours, les noyaux effondrés d’étoiles massives, connus sous le nom de trous noirs, n’ont plus besoin d’être présentés. Nous pourrions peut-être même les observer bientôt (leur disque d’accrétion).
« Les galaxies sont les éléments constitutifs de notre Univers, et pour comprendre leur formation et leur évolution, nous devons d’abord comprendre ces trous noirs », explique la physicienne Julie Hlavacek-Larrondo de l’Université de Montréal (Canada).
Malheureusement, étudier les trous noirs n’est pas une chose aisée. Pour contourner ce problème, les astrophysiciens cherchent des raccourcis : l’une de ces astuces consiste à trouver une relation entre la masse d’un trou noir et la galaxie qui l’entoure. En effet, s’il y avait un moyen facile de faire correspondre la taille d’une galaxie avec le trou noir située en son centre, cela permettrait d’économiser beaucoup de temps.
La physicienne Hlavacek-Larrondo s’est donc associée avec d’autres chercheurs du Canada, d’Espagne et du Royaume-Uni pour étudier 72 galaxies dans un rayon de 3,5 milliards d’années-lumière, afin de voir si ils arrivaient à déterminer une formule permettant d’estimer la masse du trou noir en leur centre.
Pour estimer la taille des trous noirs, les chercheurs ont analysé le spectre de rayons X, qui émanent du disque d’accrétion. Les chercheurs ont ensuite corrélé cette figure avec la luminosité globale de la galaxie environnante.
Il paraît logique que plus une galaxie est grande, plus le trou noir situé en son centre l’est aussi. Mais cette relation n’est malheureusement pas aussi simple : « Nous avons découvert des trous noirs beaucoup plus grands et beaucoup plus massifs que prévu », explique l’auteur principal de l’étude, Mar Mezcua, de l’Institut des sciences spatiales d’Espagne.
Plutôt que de croître en tandem, les masses d’un certain nombre de trous noirs dépassent de loin les attentes, grandissant bien plus vite que les étoiles de leur voisinage. En fait, environ 40% d’entre possèdent une masse équivalant à 10 milliards de fois celle du Soleil, voire plus. À savoir qu’actuellement, le record du plus gros trou noir est d’environ 17 milliards de masses solaires, bien que d’autres études laissent entrevoir un autre monstre gargantuesque de 40 milliards de masses solaires, situé à 12,1 milliards d’années-lumière.
Les trous noirs sont énormes, nous le savons. Maintenant, la question est de comprendre pourquoi. Les chercheurs proposent deux hypothèses : soit, même jeunes, les trous noirs sont extrêmement massifs puis se nourrissent de la matière environnante, soit nous avons encore de grandes lacunes concernant la manière dont les galaxies produisent les trous noirs dans un premier temps. « Sont-ils si grands parce qu’ils ont une longueur d’avance à leur naissance, ou car certaines conditions leur ont permis de croître bien plus rapidement durant des milliards d’années ? Pour l’instant, nous n’avons aucun moyen de le savoir », déclare Mezcua.
En étudiant plus de 30’000 galaxies situées jusqu’à 12,2 milliards d’années-lumière de la Terre, les chercheurs ont découvert que le rapport entre la croissance d’un trou noir et le taux de croissance des étoiles, augmentait à mesure que la taille de leur galaxie environnante augmentait. En gros, il semblerait que les galaxies possédant plus d’étoiles, ont également des trous noirs plus voraces.
Il va sans dire que la relation entre la formation des étoiles et les trous noirs, est très complexe. Une étude distincte est également disponible sur le site arxiv.org.
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