Un recensement colossal du cosmos a plus que triplé le nombre de trous noirs actifs connus pour résider dans des galaxies miniatures et a découvert la plus grande capture de trous noirs de poids moyen à ce jour.
L'enquête a révélé environ 2 500 galaxies naines avec des trous noirs s'alimentant activement en leur centre, contre environ 500 connues auparavant, rapportent les chercheurs dans un article soumis le 31 octobre à arXiv.org. L’équipe a également découvert près de 300 nouveaux candidats trous noirs de masse intermédiaire, soit une augmentation par rapport aux 70 détections possibles précédentes. (SN : 02/09/20).
C'est suffisant pour commencer à étudier ces trous noirs en groupe plutôt que isolément, explique l'astronome Ragadeepika Pucha de l'Université de l'Utah à Salt Lake City. De telles études à grande échelle pourraient résoudre de nombreux mystères sur la façon dont les trous noirs et leurs galaxies évoluent ensemble.
Chaque grande galaxie semble être centrée autour d’un trou noir supermassif. Ces géants sont plus d’un million de fois plus massifs que le soleil. Mais les astronomes ne savent pas vraiment comment les trous noirs sont arrivés là.
«C'est un peu la question de l'œuf ou de la poule entre les galaxies et les trous noirs», explique la co-auteure Stéphanie Juneau, astronome au NOIRLab à Tucson. « Lequel s’est formé en premier ? Est-ce que l’un contrôle l’autre ?
Les galaxies naines et les trous noirs de taille moyenne pourraient être les meilleurs endroits où chercher des réponses. On pense que ces avortons représentent les premiers stades de la croissance des galaxies et des trous noirs, des objets qui ont échappé à de nombreuses fusions avec d’autres trous noirs et galaxies au cours du temps cosmique.
« Pour avoir une image complète de la formation et de l'évolution des galaxies, nous devons comprendre comment ces petites galaxies évoluent et grandissent », explique Pucha.
Pucha et ses collègues se sont tournés vers les premières données d'un projet du télescope Mayall en Arizona pour créer une carte 3D gigantesque de l'univers. Au cours de sa première année seulement, l'enquête DESI (Dark Energy Spectroscopique Instrument) a observé près de 1,5 million de galaxies. (SN : 4/4/24). L’équipe a recherché dans une partie de cette collection des galaxies naines qui émettent des longueurs d’onde de lumière liées au disque chaud de gaz et de poussière tourbillonnant autour d’un trou noir qui s’alimente activement.
Environ 2% des quelque 115 000 galaxies naines étudiées émettent une telle lumière, a découvert l'équipe. Des études précédentes ont découvert des trous noirs actifs dans seulement 0,5 % des galaxies naines.
L’équipe a également déterminé la masse des trous noirs dans plus de 4 000 galaxies, naines ou non. Ensuite, il a recherché des trous noirs de masse intermédiaire, avec des masses comprises entre environ 100 et un million de fois celle du soleil. (SN : 08/02/17).
« Ceux-ci sont très importants car ils nous racontent comment les premiers trous noirs se sont formés dans l'univers », explique Pucha. Si les trous noirs commencent petits et grandissent en fusionnant avec d’autres trous noirs, alors l’univers devrait être jonché de ces poids moyens qui représentent les étapes intermédiaires de la croissance.
Pucha et ses collègues ont trouvé environ 150 détections fiables dans les données DESI et environ le même nombre de détections provisoires, un résultat qui suggère que les premiers trous noirs de l'univers étaient relativement légers. Mais le télescope spatial James Webb, ou JWST, a également découvert des trous noirs étonnamment massifs dans le tout premier univers. (SN : 1/11/24). Pucha dit que cela pourrait simplement signifier que JWST n'a pas encore vu les premiers trous noirs de l'univers.
Cette enquête n’a probablement découvert que la pointe de l’iceberg. L’ensemble de données complet de la première année devrait être publié en mars ou avril 2025 et contiendra beaucoup plus de galaxies.
De plus, il y a sans aucun doute d’autres trous noirs à découvrir. « Ils ont trouvé tous ceux qui sont des projecteurs vraiment brillants », explique l'astronome Mallory Molina de l'Université Vanderbilt de Nashville, qui ne fait pas partie du projet DESI. «Même avec l'outil de détection le plus simpliste dont nous disposons, [the researchers are] nous trouvons toujours un nombre énorme dans cette enquête. Il y a beaucoup plus à explorer.
