Deux nouvelles études s’appuyant sur des données obtenues avec l’observatoire à rayons X Chandra et d’autres télescopes de la NASA, montrent que la croissance des plus grands trous noirs dans l’Univers dépasse le taux de formation d’étoiles au sein les galaxies dans lesquelles ils se trouvent.
Pendant des années les astronomes ont étudié la formation de galaxies et leurs trous noirs supermassifs – ceux qui pèsent des millions à des milliards de fois la masse du Soleil – en leur centre. La théorie dominante suggérait jusqu’alors que les trous noirs et leurs galaxies hôtes se développaient en tandem, mais deux récentes études indépendantes suggèrent aujourd’hui le contraire : les trous noirs dans les galaxies massives se développent beaucoup plus rapidement que dans les plus petites. L’étude paraîtra dans le numéro d’avril 2018 de la revue Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.
Une équipe de chercheurs dirigée par Guang Yang à l’Université Penn State (États-Unis), s’est en effet récemment penchée sur le rapport entre le taux de croissance d’un trou noir supermassif et le taux de croissance des étoiles dans sa galaxie hôte. Les chercheurs ont constaté que celui-ci était beaucoup plus élevé pour les galaxies plus massives. Pour les galaxies contenant environ 100 milliards de masses solaires d’étoiles, le rapport est environ dix fois plus élevé que pour les galaxies contenant environ 10 milliards de masses solaires d’étoiles.
Un autre groupe de scientifiques, dirigé cette fois-ci par Mar Mezcua, de l’Institut des Sciences Spatiales en Espagne, a de son côté étudié indépendamment 72 galaxies. Ces dernières sont situées au centre de différents amas à des distances allant jusqu’à environ 3,5 milliards d’années-lumière de la Terre. Leurs travaux indiquent que les masses des trous noirs sont environ dix fois plus grandes que les masses estimées, supposant que les trous noirs et les galaxies grandissent en tandem.
« L’histoire semble être très différente pour les grandes et petites galaxies », note Fabio Vito, chercheur postdoctoral à l’Université Penn State et co-auteur de la première étude. « Dans les grandes galaxies, les trous noirs gagnent la course contre leurs hôtes, mais ils perdent dans les petites galaxies ». Ainsi au vu de ces résultats, si une galaxie est dix fois plus grande qu’une seconde galaxie, alors son trou noir croît 100 fois plus vite que le trou noir de la deuxième galaxie.
« Une question évidente est : pourquoi ? », se demande Niel Brandt, professeur d’astronomie et d’astrophysique à Penn State. « Peut-être que les galaxies massives sont tout simplement plus efficaces pour alimenter en gaz froid leurs trous noirs supermassifs centraux que les galaxies moins massives ».
Vous retrouverez les détails de cette étude sur arXiv ici et ici.
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