New study predicts the masses of the largest supermassive black holes in the universe
Une nouvelle étude prédit les masses des plus grands trous noirs supermassifs de l'univers
par Daniel Strain, Université du Colorado à Boulder
Un trou noir supermassif émet un jet de particules énergétiques dans cette illustration. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Près du centre de la Voie lactée se trouve un immense objet que les astronomes appellent Sagittarius A*. Ce trou noir "supermassif" a peut-être grandi en tandem avec notre galaxie, et ce n'est pas le seul. Les scientifiques soupçonnent que des mastodontes similaires se cachent au cœur de presque toutes les grandes galaxies du cosmos.
Certains peuvent devenir vraiment gros, a déclaré Joseph Simon, chercheur postdoctoral au Département des sciences astrophysiques et planétaires de l'Université du Colorado à Boulder.
"Le trou noir au centre de notre galaxie est des millions de fois la masse du soleil, mais nous en voyons aussi d'autres qui, selon nous, sont des milliards de fois la masse du soleil", a-t-il déclaré.
L'astrophysicien a consacré sa carrière à l'étude du comportement de ces objets difficilement observables. Dans une étude récente, il a utilisé des simulations informatiques, ou "modèles", pour prédire les masses des plus grands trous noirs supermassifs de l'univers - un concept mathématique connu sous le nom de fonction de masse du trou noir.
En d'autres termes, Simon a cherché à déterminer ce que vous pourriez trouver si vous pouviez placer chacun de ces trous noirs un par un sur une échelle gigantesque.
Ses calculs suggèrent qu'il y a des milliards d'années, les trous noirs étaient peut-être beaucoup plus gros en moyenne que ce que les scientifiques soupçonnaient autrefois. Les découvertes pourraient aider les chercheurs à percer un mystère encore plus grand, en élucidant les forces qui ont façonné des objets comme le Sagittaire A* lorsqu'ils sont passés de petits trous noirs aux géants qu'ils sont aujourd'hui.
"Nous commençons à voir à partir d'une variété de sources différentes qu'il y a eu des choses assez massives dans l'univers depuis assez tôt", a déclaré Simon.
Il a publié ses découvertes le 30 mai dans The Astrophysical Journal Letters.
Symphonie galactique
Pour Simon, ces "choses assez massives" sont son pain et son beurre.
L'astrophysicien fait partie d'un deuxième effort de recherche appelé l'Observatoire nord-américain du nanohertz pour les ondes gravitationnelles (NANOGrav). Grâce à ce projet, Simon et des centaines d'autres scientifiques aux États-Unis et au Canada ont passé 15 ans à rechercher un phénomène connu sous le nom de "fond d'onde gravitationnelle". Le concept fait référence au flux constant d'ondes gravitationnelles, ou ondulations géantes dans l'espace et le temps, qui ondulent à travers l'univers sur une base quasi constante.
Cette baratte cosmique doit également ses origines aux trous noirs supermassifs. Simon a expliqué que si deux galaxies se heurtent dans l'espace, leurs trous noirs centraux peuvent également entrer en collision et même fusionner. Ils tournent l'un autour de l'autre avant de s'entrechoquer comme deux cymbales dans un orchestre - seul ce fracas de cymbale génère des ondes gravitationnelles, déformant littéralement le tissu de l'univers.
Cependant, pour comprendre le fond des ondes gravitationnelles, les scientifiques doivent d'abord connaître la masse réelle des trous noirs supermassifs de l'univers. Les cymbales plus grosses, a déclaré Simon, font un plus gros bang et produisent des ondes gravitationnelles beaucoup plus grandes.
Il n'y a qu'un seul problème.
"Nous avons de très bonnes mesures pour les masses des trous noirs supermassifs pour notre propre galaxie et pour les galaxies proches", a-t-il déclaré. "Nous n'avons pas les mêmes types de mesures pour les galaxies plus éloignées. Nous devons juste deviner."
Tout d'abord, il a recueilli des informations sur des centaines de milliers de galaxies, vieilles de quelques milliards d'années. (La lumière ne peut voyager qu'aussi vite, donc quand les humains observent des galaxies plus éloignées, ils regardent en arrière dans le temps). Simon a utilisé ces informations pour calculer les masses approximatives des trous noirs pour les plus grandes galaxies de l'univers. Il a ensuite utilisé des modèles informatiques pour simuler le fond d'ondes gravitationnelles que ces galaxies pourraient créer et qui baignent actuellement la Terre.
Les résultats de Simon révèlent l'assortiment complet de masses de trous noirs supermassifs dans l'univers datant d'environ 4 milliards d'années. Il a également remarqué quelque chose d'étrange : il semblait y avoir beaucoup plus de grandes galaxies réparties dans l'univers il y a des milliards d'années que certaines études précédentes ne l'avaient prédit. Cela n'avait pas beaucoup de sens.
"On s'attendait à ce que vous ne voyiez que ces systèmes vraiment massifs dans l'univers proche", a déclaré Simon. "Il faut du temps pour que les trous noirs se développent."
Ses recherches, cependant, s'ajoutent à un nombre croissant de preuves suggérant qu'ils pourraient ne pas avoir besoin d'autant de temps que les astrophysiciens le croyaient autrefois. L'équipe NANOGrav, par exemple, a vu des indices similaires de trous noirs géants se cachant dans l'univers il y a des milliards d'années.
Pour l'instant, Simon espère explorer toute la gamme des trous noirs s'étendant encore plus loin dans le temps, révélant des indices sur la façon dont la galaxie de la Voie lactée, et éventuellement notre propre système solaire, ont vu le jour.
"Comprendre les masses des trous noirs est essentiel pour certaines de ces questions fondamentales comme le fond des ondes gravitationnelles, mais aussi comment les galaxies se développent et comment notre univers a évolué", a déclaré Simon.
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OMMENTAIRES
Monsieur Toutlemonde est plus curieux !Il me pose la question ;Existe-t-il des preuves observationnelles
suggérant que des trous noirs supermassifs existent au centre de toutes les galaxies ?
Les preuves observationnelles indiquent que presque toutes les grandes galaxies ont un trou noir supermassif en leur centre,par exemple, la Voie lactée..
Plus curieux encore il me pose la question :les trous noirs supermassifs ne sont ils pas crées autrement que par l effondrement d une super étoile géante ?
Je répons que certains l envisagent !!!
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More information: Joseph Simon, Exploring Proxies for the Supermassive Black Hole Mass Function: Implications for Pulsar Timing Arrays, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acd18e
Journal information: Astrophysical Journal Letters
Provided by University of Colorado at Boulder
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Cet auteur a raison de penser que les trous noirs galactiques sont anciens. Selon DUO5, les trous noirs sont en fait, les protogalaxies, nées comme des galettes, sur l'aire 2D du BEC fossile.
RépondreSupprimerLeur masse initiale est calibrée à 330 × xi masses solaires (xi = 1.5×10^11). Dès le passage en 3D, les trous noirs entrent en mitose et se divisent graduellement en xi étoiles plus légères et en un flux de matière noire qui migre vers le milieu inter galactique. Les galaxies classiques s'étendent d'abord jusqu'au halo (4 fois le rayon de notre galaxie) puis se rétractent ce qui entraine un mouvement de rotation par conservation du moment cinétique. Le trou noir qui subsiste dans notre galaxie, est donc le vestige de la protogalaxie.
Voir ici : https://loiduo5.com/2023/04/03/historique-du-soleil/
Cordialement
Dominique
PS : l'évaporation des trous noirs se fait à travers le tissu subquantique de l'espace-temps qui est xi^3 fois plus riche en Bodys que toute la matière ! La cause est strictement la même que celle qui a provoqué le Big Bang, i/e, par resserrement critique des intervalles élémentaires par la la surdensité massique.