Image aux rayons X du champ profond de Chandra-Nord. Crédit d'image: NASA / PSU Cliquez pour agrandir
Selon un astronome de Penn State, les données des sondages d'observation par rayons X montrent que les trous noirs sont beaucoup plus nombreux et ont évolué différemment que les chercheurs ne l'auraient cru.
"Nous voulions un recensement de tous les trous noirs et nous voulions savoir à quoi ils ressemblaient", a déclaré Niel Brandt, professeur d'astronomie et d'astrophysique. "Nous voulions également mesurer comment les trous noirs se sont développés au cours de l'histoire de l'Univers."
Brandt et d'autres chercheurs ont fait exactement cela en regardant une zone de ciel dans l'hémisphère nord appelée Chandra Deep Field-North, en utilisant l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA et une zone similaire dans l'hémisphère Sud appelée Extended Chandra Deep Field-South . Des levés sont également menés dans d'autres parties du ciel à l'aide de Chandra et de la mission multi-miroirs à rayons X de l'Agence spatiale européenne-Newton.
Les chercheurs ont examiné les émissions de rayons X, car les zones autour des trous noirs émettent des rayons X ainsi que de la lumière visible. La nature pénétrante des rayons X fournit un moyen direct d'identifier les trous noirs. L'utilisation de rayons X permet également aux astronomes de localiser les trous noirs au centre des galaxies sans que leur signal ne soit emporté par la lumière visible provenant des étoiles d'une galaxie, a déclaré Brandt aux participants à la réunion annuelle de l'American Association for the Advancement of Science in St. Louis, Mo. 17 février. Les trous noirs qu'ils ont étudiés étaient ceux qui résident au centre des galaxies et émettent activement des rayons X, ils sont donc appelés noyaux galactiques actifs.
"Nous trouvons des trous noirs super massifs actifs au centre de galaxies massives", a déclaré Brandt. «Notre galaxie a également son propre trou noir en son centre mesurant 2,6 millions de masses solaires. Notre trou noir n'est pas actif aujourd'hui, mais nous supposons qu'il l'était dans le passé. »
Ces levés radiographiques extragalactiques profonds ont examiné des parcelles de ciel soigneusement choisies, qui sont largement exemptes de tout élément susceptible d'interférer avec l'obtention des données radiographiques. Chandra a examiné le champ profond de Chandra-Nord - une zone de ciel deux tiers de la taille de la pleine lune - pendant une période de 23 jours sur une période de deux ans. Les chercheurs ont détecté environ 600 sources de rayons X. Après avoir comparé les images radiographiques avec des images optiques exactement de la même tranche de ciel prises par le télescope spatial Hubble, presque les 600 sources ponctuelles correspondaient à des galaxies optiques, suggérant que les trous noirs qui étaient les sources de la signature radiographique étaient en les centres des galaxies.
"Les astronomes des rayons X réussissent mieux que quiconque par un facteur de dix environ, à identifier ces noyaux galactiques actifs", a déclaré Brandt. «Avec plus de temps, nous pourrions faire encore mieux, aller encore plus loin.»
Les chercheurs ont découvert que les trous noirs super massifs sont plus nombreux que ce à quoi nous nous attendions. Ils ont également constaté que les trous noirs ont évolué différemment que les astronomes ne l'avaient prévu avant les travaux de Chandra. En extrapolant à partir des 600 trous noirs trouvés par Chandra, Brandt suggère qu'il y a environ 300 millions de trous noirs super massifs dans tout le ciel.
L'existence de tant de trous noirs, a confirmé que ce qui était autrefois considéré comme un rayonnement de fond de rayons X cosmique vraiment diffus, provient en fait de sources ponctuelles.
Dans les années 1960, les astronomes ont découvert des quasars, des trous noirs très éloignés et très lumineux, dans les centres galactiques. Les quasars, initialement appelés sources radio quasi-stellaires, ont été étudiés intensivement. Les chercheurs ont vite compris que seuls certains de ces objets étaient des émetteurs radio et qu'ils se sont formés au début de l'histoire de l'Univers.
"Bien que les quasars soient spectaculaires, ils ne sont pas représentatifs des noyaux galactiques actifs typiques", a déclaré Brandt. "Maintenant, en utilisant Chandra et d'autres observatoires de rayons X, nous pouvons trouver et étudier les noyaux galactiques actifs à luminosité modérée typiques dans l'Univers lointain à fort décalage vers le rouge."
Les quasars et les noyaux galactiques actifs de luminosité modérée ont également évolué différemment. Les quasars sont un phénomène de jeunes galaxies, tandis que les noyaux galactiques de luminosité modérée atteignent leur apogée plus tard dans le temps cosmique.
"Nous aimerions savoir si les noyaux galactiques actifs changent au cours du temps cosmique", a déclaré Brandt. "Les trous noirs se nourrissent-ils et grandissent-ils de la même manière au cours de l'histoire de l'Univers?"
Les chercheurs ont examiné la quantité relative de puissance émise par les rayons X par rapport à d'autres longueurs d'onde et ont constaté que ce rapport ne change pas sur 13 milliards d'années. Ils ont examiné les spectres de rayons X et ont constaté que ceux-ci ne changeaient pas non plus avec le temps.
"Malgré les énormes changements dans la densité d'espace des trous arrière, les moteurs individuels alimentant les noyaux galactiques actifs sont remarquablement stables", a déclaré Brandt.
Brandt pense que Chandra pourrait observer le Chandra Deep Field-North pendant une plus longue période et obtenir des données plus sensibles et plus profondes. Cela mettrait en lumière des galaxies actuellement obscurcies. Il permettrait également de recueillir plus de rayons X permettant de meilleures analyses spectrales et de variabilité des rayons X. Avec un sondage plus sensible, les chercheurs détectent également un nombre croissant de galaxies non actives comme la nôtre.
"Chandra fonctionne bien depuis six ans maintenant", a déclaré Brandt. "Il n'y a aucune raison pour que Chandra et Newton ne puissent pas continuer à observer pendant encore 10 ans ou plus."
Source d'origine: Communiqué de presse PSU
