Des astronomes découvrent le trou noir le plus vorace de l’Univers primitif

MADRID, le 4 novembre (EUROPA PRESS) –

Un trou noir supermassif a été découvert au centre d’une galaxie 1,5 milliard d’années après le Big Bang. consomme de la matière à un rythme phénoménal, plus de 40 fois supérieur à la limite théorique.

Malgré sa courte durée de vie, le festin des trous noirs pourrait aider les astronomes à expliquer la croissance rapide des trous noirs supermassifs au début de l’Univers, selon les astronomes du NOIRLab qui l’ont découvert en utilisant données des télescopes James Webb et de l’observatoire à rayons X Chandra.

Des trous noirs supermassifs existent au centre de la plupart des galaxies et les télescopes modernes sont capables de les observer étonnamment tôt dans l’histoire de l’Univers. Il est difficile de comprendre comment ces trous noirs ont pu croître si rapidement, mais avec la découverte récente d’un trou noir supermassif de faible masse qui se nourrit de matière à un rythme extrêmement rapide, observé seulement 1,5 milliard d’années après le Big Bangles astronomes disposent de données nouvelles et précieuses sur les mécanismes de croissance rapide des trous noirs dans l’Univers primitif.

Le trou noir, connu sous le nom de LID-568, a été découvert par une équipe composée d’astronomes de diverses organisations et dirigée par l’astronome Hyewon Suh de l’Observatoire international NSF (National Science Foundation) NOIRLab Gemini. Pour ce faire, ils ont utilisé le télescope spatial James (JWST) avec lequel ils ont observé un échantillon de galaxies issues de l’étude COSMOS de l’observatoire à rayons X Chandra. Cette population de galaxies est très brillante dans la partie X du spectre électromagnétique de la lumière, mais elle est invisible dans la gamme optique et proche infrarouge. La sensibilité infrarouge particulière du JWST a permis de détecter ces faibles émissions.

LID-568 s’est distingué dans l’échantillon par son intense rayonnement de rayons X, mais sa position exacte n’a pas pu être déterminée uniquement à partir d’observations de rayons X, ce qui a soulevé des doutes sur le centrage correct de la cible dans le champ de vision de James Webb. Pour cette raison, au lieu d’utiliser la spectroscopie à fente traditionnelle, les scientifiques du support technique de James Webb ont suggéré à l’équipe de Suh d’utiliser le spectrographe de champ intégral de l’instrument NIRSpec de James Webb. Cet instrument peut obtenir un spectre pour chaque pixel dans le champ de vision de l’instrument plutôt que de se limiter à une coupe étroite.

Selon l’astronome de l’Observatoire international Gemini et co-auteur de l’article publié dans Nature AstronomyEmanuele Farina, “en raison de sa nature faible, la détection du LID-568 aurait été impossible sans le James Webb. L’utilisation du spectrographe à champ intégral était innovante et nécessaire pour obtenir notre observation.”

L’instrument NIRSpec de James Webb a permis à l’équipe d’obtenir une vue complète de leur cible et de la région environnante, conduisant à la découverte inattendue de puissants flux de gaz autour du trou noir central. La vitesse et la taille de ces flux ont conduit l’équipe à déduire qu’une fraction substantielle de la croissance massive du LID-568 aurait pu se produire au cours d’un seul épisode d’accrétion rapide. À cet égard, Suh a indiqué que “Ce résultat fortuit a ajouté une nouvelle dimension à notre compréhension du système et a ouvert des voies de recherche intéressantes.”

Suh et son équipe ont découvert que LID-568 semble se nourrir de matière à un rythme 40 fois plus rapide que la limite d’Eddington. Cette limite fait référence à la luminosité maximale qu’un trou noir peut atteindre, ainsi qu’à la vitesse à laquelle il peut absorber de la matière, de sorte que sa force gravitationnelle vers l’intérieur et la pression vers l’extérieur générée par la chaleur de la matière comprimée restent en équilibre. Lorsque la luminosité du LID-568 a été calculée comme étant bien supérieure à ce qui était théoriquement possible, L’équipe savait que ses données contenaient quelque chose d’extraordinaire.

FÊTE COSMIQUE

“Ce trou noir se régale”, a-t-il déclaré. dans une déclaration l’astronome de l’Observatoire international Gemini et co-auteur de l’étude, Julia Scharwächter. “Ce cas extrême montre qu’un mécanisme d’alimentation rapide au-dessus de la limite d’Eddington est “une des explications possibles de la raison pour laquelle nous observons ces lourds trous noirs si tôt dans l’Univers.”

Ces résultats apportent de nouvelles connaissances sur la formation de trous noirs supermassifs à partir de « graines » de trous noirs plus petits, qui selon les théories actuelles, résultent de la mort des premières étoiles de l’Univers (graines légères), ou de l’effondrement direct de gaz. nuages ​​(graines lourdes). Jusqu’à présent, ces théories manquaient de confirmation observationnelle. À cet égard, Suh a souligné que « la découverte d’un trou noir superaccumulateur d’Eddington suggère qu’une partie importante de la croissance de masse peut se produire au cours d’un seul épisode d’alimentation rapide, “que le trou noir provienne d’une graine légère ou lourde.”

La découverte du LID-568 démontre également, selon les auteurs de l’étude, qu’il est possible qu’un trou noir dépasse sa limite d’Eddington et offre aux astronomes la possibilité d’étudier comment cela se produit. Il est possible que les flux puissants observés dans LID-568 agissent comme une soupape de décharge pour l’excès d’énergie généré par une accrétion extrême, empêchant le système de devenir trop instable. Pour étudier plus en détail les mécanismes en jeu, l’équipe prévoit des observations de suivi avec James Webb.