Environ 1% seulement des trous noirs supermassifs émettent de grandes quantités d'énergie, et les astronomes se demandent depuis des décennies pourquoi si peu présentent ce comportement. Les données du satellite Swift, qui étudie normalement les sursauts de rayons gamma, ont permis aux scientifiques de confirmer que les trous noirs «s'allument» lorsque les galaxies entrent en collision, et les données peuvent offrir un aperçu du comportement futur du trou noir dans notre propre galaxie de la Voie lactée.
L’émission intense des centres galactiques, ou noyaux, se produit près d’un trou noir supermassif contenant entre un million et un milliard de fois la masse du soleil. Donnant jusqu'à 10 milliards de fois l'énergie solaire, certains de ces noyaux galactiques actifs (AGN) sont les objets les plus lumineux de l'univers. Ils comprennent les quasars et les blazars.
"Les théoriciens ont montré que la violence dans les fusions de galaxies peut nourrir le trou noir central d'une galaxie", a déclaré Michael Koss, l'auteur principal de l'étude et un étudiant diplômé de l'Université du Maryland à College Park. "L'étude explique avec élégance comment les trous noirs se sont allumés."
Swift a été lancé en 2004 et, alors que son télescope d’alerte en rafale (BAT) attend de détecter la prochaine explosion de rayons gamma, il cartographie également le ciel à l’aide de rayons X durs, a déclaré Neil Gehrels, chercheur principal de Swift. "En fait, il a détecté son 508e rayon gamma éclaté il y a environ 30 minutes", a déclaré Gehrels lors de la conférence de presse du matin du 26 mai lors de la 216e réunion de l'American Astronomical Society. "Mais en augmentant son exposition année après année, le Swift BAT Hard X-ray Survey est le recensement du ciel le plus important, le plus sensible et le plus complet à ces énergies."
Jusqu'à cette enquête radiographique difficile, les astronomes ne pouvaient jamais être sûrs d'avoir compté la majorité de l'AGN. D'épais nuages de poussière et de gaz entourent le trou noir dans une galaxie active, qui peut bloquer la lumière ultraviolette, optique et à faible énergie ou à rayons X doux. Le rayonnement infrarouge de la poussière chaude près du trou noir peut traverser le matériau, mais il peut être confondu avec les émissions des régions de formation d'étoiles de la galaxie. Les rayons X durs peuvent aider les scientifiques à détecter directement le trou noir énergétique.
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L'enquête, sensible à AGN jusqu'à 650 millions d'années-lumière, a mis au jour des dizaines de systèmes jusque-là non reconnus.
"L'enquête Swift BAT nous donne une image très différente d'AGN", a déclaré Koss. L'équipe constate qu'environ un quart des galaxies BAT sont en fusion ou en paires proches. «Peut-être que 60% de ces galaxies fusionneront complètement au cours du prochain milliard d'années. Nous pensons avoir le «pistolet fumant» pour l'AGN déclenché par la fusion que les théoriciens ont prédit. »
"Un gros problème en astronomie est de comprendre comment les trous noirs se développent et sont nourris", a déclaré Joel Bregman de l'Université du Michigan. «Nous savons que la croissance aux premiers stades de la vie d'un trou noir est une combinaison de fusions et d'accrétion de gaz et de poussière d'étoiles proches, et nous pensons que l'accrétion est le processus le plus important. Mais cela nous montre que l'alimentation en gaz et en poussière a été canalisée assez tôt dans le centre, et la perturbation causée par les fusions permet au gaz d'être canalisé au centre et de s'écouler dans le trou noir. »
"Nous n'avons jamais vu le début de l'activité AGN aussi clairement", a déclaré Bregman, qui n'était pas impliqué dans l'étude. "L'équipe Swift doit identifier un stade précoce du processus avec le Hard X-ray Survey."
Les autres membres de l'équipe d'étude sont Richard Mushotzky et Sylvain Veilleux de l'Université du Maryland et Lisa Winter du Center for Astrophysics and Space Astronomy de l'Université du Colorado à Boulder.
L'étude paraîtra dans le numéro du 20 juin de The Astrophysical Journal Letters.
Source: NASA, conférence de presse de la NASA
