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L’explosion du premier univers illumine un trou noir secret

Cette impression artistique illustre un nouveau trou noir qui a été découvert grâce à une lentille gravitationnelle utilisant la lumière d’une ancienne explosion cosmique. (Crédit d’image: Carl Knox, OzGrav)

La lumière provenant d’une explosion dans l’univers primitif a illuminé un trou noir que les astronomes pensent qu’ils pourraient élargir leur compréhension de la formation des objets célestes.

Il y a trois milliards d’années, un sursaut gamma (connu sous le nom de GRB 950830) a explosé dans l’univers. En 1995, les astronomes ont observé l’événement, scrutant essentiellement «dans le temps» avec l’expérience d’astrophysique à haute énergie BATSE (Burst And Transient Source Experiment) sur l’Observatoire Compton Gamma-Ray, qui a été lancé en 1991 sur le navette spatiale Atlantis. Maintenant, les astronomes ont utilisé la lumière provenant de l’ancienne explosion pour détecter un trou noir de masse intermédiaire (IMBH), qui sont insaisissables et difficiles à repérer.

La lumière provenant du sursaut gamma a permis à l’équipe d’utiliser un phénomène appelé lentille gravitationnelle pour trouver un IMBH. Cette découverte confirme l’existence des IMBH, car ils sont si difficiles à détecter que certains scientifiques se demandent s’ils sont même réels ou non. Ce travail met également en lumière comment différents types de trous noirs peuvent se former et comment trous noirs supermassifs (SMBH) pourrait devenir si énorme.

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Les trous noirs de masse intermédiaire sont exactement ce à quoi ils ressemblent: des poids moyens célestes. Les objets sont assez massifs: plus gros que les trous noirs stellaires (SBH) mais pas aussi massifs que SMBH, peut-être cadencés entre 100 et 100 000 fois la masse de notre soleil.

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Cependant, ces trous noirs de taille moyenne sont particulièrement difficiles à détecter « parce qu’ils sont plus petits et moins actifs que les trous noirs supermassifs; ils n’ont pas de sources de carburant facilement disponibles, ni une attraction gravitationnelle aussi forte pour attirer les étoiles et autres matériaux cosmiques qui produiraient Les rayons X révélateurs brillent,  » selon la NASA.

« Si un trou noir n’est pas une matière d’accrétion, il est assez difficile à détecter, car par leur nom et leur nature, ils sont noirs », a déclaré James Paynter, astrophysicien à l’Université de Melbourne en Australie qui a dirigé cette recherche, à 45secondes.fr. « Seuls les effets de leur gravité peuvent trahir l’existence d’un trou noir tranquille. »

Mais, alors que les IMBH pourraient ne pas être facilement repérés par les émissions de rayons X lumineuses comme le ferait un trou noir supermassif, les scientifiques de cette nouvelle étude ont pu utiliser la lentille gravitationnelle pour faire l’affaire. La lentille gravitationnelle est un phénomène qui se produit lorsqu’un objet (comme un trou noir) agit comme une lentille, déformant la lumière provenant d’une source de lumière lointaine (comme une explosion cosmique). Cette distorsion signale aux astronomes qu’il doit y avoir un objet massif sur le chemin.

Pour aller plus loin et déterminer quel type d’objet est à l’origine de cette lentille, l’équipe a dû déterminer sa masse. Parce que la masse de l’objet se situe dans la portée d’un IMBH, ils ont décidé que c’était la possibilité la plus probable. Ils ont également pu éliminer les prétendants comme les amas globulaires pour ne pas être assez denses et les halos de matière noire pour ne pas être assez compacts pour provoquer une lentille gravitationnelle.

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En découvrant l’IMBH à l’aide de cette technique, il «nous apprend à quel point ils [IMBH] sont, « Rachel Webster, astronome à l’Université de Melbourne et co-auteur de cette étude, a déclaré à 45secondes.fr. » S’ils étaient très, très rares, il serait très peu probable que nous voyions ne serait-ce qu’un seul cas de lentille gravitationnelle. Tout est question de statistiques et de probabilités. « 

Cette détection IMBH pourrait également révéler des informations sur leurs grands cousins, SMBH. « Il est important de découvrir ces objets pour combler le vide d’observation entre les trous noirs stellaires (SBH) et SMBH », a déclaré Paynter. « Actuellement, nous ne savons pas comment SMBH est capable de se développer à des masses aussi énormes à l’ère de l’univers. Il n’y a tout simplement pas assez de choses pour qu’ils s’accroissent, ni assez de temps. »

L’indice du puzzle SMBH peut résider dans les IMBH, espèrent les scientifiques. «S’il existe une population de semences d’IMBH, elle commence à combler cette lacune. La provenance des IMBH est une autre affaire… ils peuvent être formés à partir de la fusion / effondrement d’étoiles massives, d’hydrogène pur dans l’univers primitif, ou ils peuvent être des trous noirs plus anciens et primordiaux formés pendant les toutes premières phases de l’univers », a ajouté Paynter.

Bien que ce travail soit un pas en avant non seulement pour prouver l’existence de l’IMBH, mais aussi pour explorer comment différents types de trous noirs se développent et existent dans le cosmos, il reste encore beaucoup à explorer et à apprendre sur cet IMBH.

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«Nous ne savons maintenant pas si cet IMBH parcourt seul le cosmos, ou s’il est lié à une galaxie ou à un amas d’étoiles. Donc, même si nous sommes en mesure d’estimer la prévalence de ces objets dans l’univers, nous ne pouvons pas identifier les à un endroit ou un «habitat» spécifique », a déclaré Paynter.

Ce travail a été décrit dans une étude publiée aujourd’hui (29 mars) dans la revue Nature Astronomy.

Envoyez un courriel à Chelsea Gohd à [email protected] ou suivez-la sur Twitter @chelsea_gohd. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom et sur Facebook.

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