D'après un communiqué de presse de la NASA:
Vu aux rayons X, le ciel entier est embrasé. Le problème était que trop peu d'entre eux ont été détectés pour faire le travail.
Une équipe internationale de scientifiques utilisant des données du satellite Swift de la NASA confirme l’existence d’une population de galaxies propulsées par les trous noirs, largement invisibles. Leurs émissions de rayons X sont si fortement absorbées que l'on en connaît à peine plus d'une douzaine. Pourtant, les astronomes affirment que malgré les rayons X profondément atténués, les sources peuvent représenter la pointe de l'iceberg, représentant au moins un cinquième de toutes les galaxies actives.
"Ces trous noirs fortement enveloppés sont tout autour de nous", a déclaré Neil Gehrels, l'investigateur principal de Swift au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, et co-auteur de la nouvelle étude. "Mais avant Swift, ils étaient tout simplement trop faibles et trop obscurs pour que nous puissions les voir."
Les résultats paraissent dans le numéro du 10 février de The Astrophysical Journal.
La plupart des grandes galaxies contiennent un trou noir central géant, et celles observées dans l'étude Swift pèsent environ 100 millions de fois la masse du soleil. Dans une galaxie active, la matière tombant vers le trou noir supermassif alimente des émissions de haute énergie si intenses que deux classes de galaxies actives, quasars et blazars, se classent comme les objets les plus lumineux de l'univers.
Le fond des rayons X a conduit les astronomes à soupçonner que les galaxies actives étaient sous-comptées. Les astronomes ne pouvaient jamais être certains d'avoir détecté la plupart des galaxies actives, même les plus proches. D'épais nuages de poussière et de gaz entourent le trou noir central et filtrent les rayons X ultraviolets, optiques et à faible énergie (ou doux). Bien que le rayonnement infrarouge puisse traverser le matériau, il peut être confondu avec de la poussière chaude dans les régions de formation d'étoiles de la galaxie.
Cependant, certains des rayons X les plus énergiques du trou noir pénètrent dans le linceul, et c'est là que Swift entre en jeu.
Depuis 2004, le télescope Burst Alert Burst (BAT), développé et exploité à la NASA Goddard, cartographie le ciel entier en rayons X durs avec des énergies comprises entre 15000 et 200000 électron-volts - des milliers de fois l'énergie de la lumière visible. Constituant progressivement son exposition année après année, l'enquête est désormais le recensement le plus important, le plus sensible et le plus complet à ces énergies. Il comprend des centaines de galaxies actives sur une distance de 650 millions d'années-lumière.
De cet échantillon, les chercheurs ont éliminé les sources à moins de 15 degrés du plan poussiéreux et surpeuplé de notre propre galaxie. Toutes les galaxies actives portant un jet de particules énergétiques n'ont pas non plus été prises en compte, laissant 199 galaxies.
Bien qu'il existe de nombreux types de galaxies actives, les astronomes expliquent les différentes propriétés observées en fonction de l'angle de la galaxie dans notre ligne de visée. Nous voyons les plus brillants de près, mais à mesure que l'angle augmente, l'anneau environnant de gaz et de poussière absorbe de plus en plus les émissions du trou noir.
Les astronomes supposaient qu'il y avait de nombreuses galaxies actives orientées vers le bord, mais elles ne pouvaient tout simplement pas être détectées car le disque de gaz atténuait trop fortement les émissions.
«Ces galaxies actives extrêmement obscurcies sont très faibles et difficiles à trouver. Sur un échantillon de 199 sources, nous n'en avons détecté que neuf », a déclaré Davide Burlon, auteur principal de l'étude et étudiant diplômé à l'Institut Max Planck de physique extraterrestre à Munich.
"Mais même Swift’s BAT a du mal à trouver ces sources hautement absorbées, et nous savons que l’enquête les sous-estime", a expliqué Burlon. "Lorsque nous avons pris cela en compte, nous avons constaté que ces galaxies actives enveloppées sont très nombreuses, représentant environ 20 à 30 pour cent du total."
"Avec Swift, nous avons maintenant quantifié exactement combien de galaxies actives il y a autour de nous - vraiment, dans notre arrière-cour", a déclaré Marco Ajello au SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, Californie. "Le nombre est grand, et il est d'accord avec modèles qui disent qu'ils sont responsables de la majeure partie de l'arrière-plan des rayons X. " Si les nombres restent cohérents à de plus grandes distances, lorsque l'univers était sensiblement plus jeune, alors il y a suffisamment de trous noirs supermassifs pour expliquer le fond des rayons X cosmiques.
L'équipe a ensuite fusionné les données Swift BAT avec les observations archivées de son télescope à rayons X dans le but d'étudier comment l'intensité des émissions des galaxies a changé à différentes énergies de rayons X.
«C'est la première fois que nous pouvons étudier le spectre moyen des galaxies actives fortement absorbées», a déclaré Ajello. "Ces galaxies sont responsables de la forme de l'arrière-plan des rayons X cosmiques - elles créent le pic de son énergie."
Tout cela est cohérent avec l'idée que le fond des rayons X cosmiques est le résultat de l'émission de trous noirs supermassifs obscurs actifs lorsque l'univers avait 7 milliards d'années, soit environ la moitié de son âge actuel.
Swift, lancé en novembre 2004, est géré par Goddard. Il a été construit et est exploité en collaboration avec Penn State, le Los Alamos National Laboratory au Nouveau-Mexique et General Dynamics à Falls Church, en Virginie; l'Université de Leicester et Mullard Space Sciences Laboratory au Royaume-Uni; L'Observatoire de Brera et l'Agence spatiale italienne en Italie; ainsi que des partenaires supplémentaires en Allemagne et au Japon.
