Un trou noir supermassif au centre des Radio Quasar Racs J032021.44-352104.1 (RACS J0320-35 pour faire court) se développe à l’un des taux les plus rapides jamais enregistrés, selon une analyse de la radio radio et des radio-radio-radio-radio-radio-radio-radio-radio-radio-radio-radio-radio
Le trou noir des RACS J0320-35 pèse environ un milliard de fois la masse du soleil.
Le système est situé à environ 12,8 milliards d’années-lumière de la Terre, ce qui signifie que les astronomes ne le voit que 920 millions d’années après le début de l’univers.
Il produit plus de rayons X que tout autre trou noir vu dans les premiers milliards d’années de l’univers.
Le trou noir alimente ce que les scientifiques appellent un quasar, un objet extrêmement brillant qui surpasse les galaxies entières.
La source d’énergie de ce monstre éclatant est de grandes quantités de matière qui entourent et entrant dans le trou noir.
Alors que la même équipe l’a découvert il y a deux ans, il a fallu des observations de Chandra en 2023 pour découvrir ce qui distingue les RACS J0320-35.
Les données des rayons X révèlent que ce trou noir semble croître à un rythme qui dépasse la limite normale de ces objets.
« C’était un peu choquant de voir ce trou noir se développer à pas de géant », a déclaré le Dr Luca Ighina, astronome du Centre d’astrophysique de Harvard & Smithsonian.
Lorsque la matière est tirée vers un trou noir, elle est chauffée et produit un rayonnement intense sur un large spectre, y compris les rayons X et la lumière optique. Ce rayonnement crée une pression sur le matériau infaillible.
Lorsque le taux d’infaillance atteint une valeur critique, la pression de rayonnement équilibre la gravité du trou noir et la matière ne peut normalement pas tomber vers l’intérieur plus rapidement. Ce maximum est appelé la limite d’Eddington.
Les scientifiques pensent que les trous noirs poussant plus lentement que la limite d’Eddington doivent naître avec des masses d’environ 10 000 masses solaires ou plus afin qu’ils puissent atteindre un milliard de masses solaires dans un milliard d’années après le Big Bang – comme cela a été observé dans les RAC J0320-35.
Un trou noir avec une masse de naissance aussi élevée pourrait résulter directement d’un processus exotique: l’effondrement d’un énorme nuage de gaz dense contenant des quantités inhabituellement faibles d’éléments plus lourds que l’hélium, des conditions qui peuvent être extrêmement rares.
Si les RAC J0320-35 se développent en effet à un rythme élevé – estimé à 2,4 fois la limite d’Eddington – et l’ont fait pendant un temps durable, son trou noir aurait pu commencer d’une manière plus conventionnelle, avec une masse inférieure à cent masses solaires, causée par l’implosion d’une étoile massive.
« En connaissant la masse du trou noir et en déterminant la rapidité avec laquelle il se développe, nous sommes en mesure de travailler en arrière pour estimer à quel point il aurait pu être à la naissance », a déclaré le Dr Alberto Moretti, astronome d’Inaf-Aservatorio Astronomico di Brera.
«Avec ce calcul, nous pouvons désormais tester différentes idées sur la naissance des trous noirs.»
Pour comprendre à quelle vitesse ce trou noir augmente (entre 300 et 3 000 soleils par an), les chercheurs ont comparé les modèles théoriques avec le spectre des rayons X de Chandra, ce qui donne les quantités de rayons X à différentes énergies.
Ils ont trouvé que le spectre de Chandra correspondait étroitement à ce qu’ils attendaient des modèles d’un trou noir poussant plus rapidement que la limite d’Eddington.
Les données de la lumière optique et infrarouge soutiennent également l’interprétation que ce trou noir est plus rapide sur le poids que la limite d’Eddington le permet.
«Comment l’univers a-t-il créé la première génération de trous noirs?» a déclaré le Dr Thomas de Connor, astronome au Harvard & Smithsonian’s Center for Astrophysics.
«Cela reste l’une des plus grandes questions de l’astrophysique et cet seul objet nous aide à chasser la réponse.»
Un autre mystère scientifique abordé par ce résultat concerne la cause des jets de particules qui s’éloignent de certains trous noirs à proximité de la vitesse de la lumière, comme on le voit dans les RAC J0320-35.
« Des jets comme celui-ci sont rares pour les quasars, ce qui peut signifier que le taux de croissance rapide du trou noir contribue en quelque sorte à la création de ces jets », ont déclaré les auteurs.
Leur papier apparaît dans le Journal astrophysique.
