Une limite de masse pour les plus grands trous noirs

Le télescope spatial à rayons X Chandra a observé une région du ciel dans la constellation de la Grande Ourse connue sous le nom de trou de Lockman. Cette région de la galaxie a été baptisée en l'honneur de l'astronome Félix Lockman qui a découvert qu'elle était presque exempte d'absorption par le gaz hydrogène neutre. Elle présente des centaines de sources de rayons X. La résolution spatiale élevée de Chandra a permis l'identification de nombreux trous noirs super massifs.


Les données sur le trou de Lockman et celles de deux autres études menées avec Chandra et Hubble ont fourni un dénombrement statistique raisonnablement précis des trous noirs super massifs dans l'Univers. Les astronomes ont utilisé ce recensement pour étudier le taux de développement de ces énormes trous noirs par assimilation des gaz les environnant.

La plupart des plus grands trous noirs super massifs semblent se développer rapidement jusqu'à ce qu'ils aient atteint une masse de quelques cent millions à quelques milliards de masses solaires (masse de notre soleil), puis, à peu d'exceptions près, ne s'accroissent pas plus. Leurs croissances rapides, qui se sont produites peu de temps après la formation des premières galaxies il y a 13 milliards d'années, ont duré environ de 100 millions à un milliard d'années.

En revanche, les trous noirs massifs qui se sont développés plus lentement continuent de s'accroître aujourd'hui. Ces trous noirs ont des masses de moins de 100 millions de masses solaires, et sont beaucoup plus communs que les variétés plus massives. Ils possèdent également plus de gaz et poussière autour d'eux (voir l'illustration en bas à droite).

Cette distinction peut être un indice indiquant pourquoi les deux types de trous noirs massifs ont des modèles de croissance différents. La croissance extrêmement rapide des trous noirs les plus massifs pourrait avoir crée un effet de retour de souffle. La chaleur intense et la production de jets de particules d'énergie élevée liées aux énormes quantités de gaz assimilés pourraient avoir annihilé une grande partie des gaz et des poussières dans leur voisinage (voir l'illustration en haut à droite). Sans un approvisionnement abondant de matière à assimiler, ces trous noirs géants auraient cessé leur croissance

Crédits: X-ray: NASA/CXC/U. Wisconsin/A.Barger et al.; Illustrations: NASA/CXC/M.Weiss