Cette illustration compare la croissance des trous noirs supermassifs dans deux types différents de galaxies. Un trou noir supermassif en croissance dans une galaxie normale aurait une structure en forme de beignet de gaz et de poussière autour de lui (à gauche). Dans une galaxie en fusion, une sphère de matière obscurcit le trou noir (à droite). Crédit :Observatoire astronomique national du Japon
Les trous noirs ont mauvaise réputation dans la culture populaire pour avoir tout avalé dans leur environnement. En réalité, étoiles, le gaz et la poussière peuvent orbiter des trous noirs pendant de longues périodes, jusqu'à ce qu'une perturbation majeure pousse le matériau à l'intérieur.
Une fusion de deux galaxies est l'une de ces perturbations. Alors que les galaxies se combinent et que leurs trous noirs centraux se rapprochent, le gaz et la poussière à proximité sont poussés sur leurs trous noirs respectifs. Une énorme quantité de rayonnement de haute énergie est libérée alors que le matériau spirale rapidement vers le trou noir affamé, qui devient ce que les astronomes appellent un noyau galactique actif (AGN).
Une étude utilisant le télescope NuSTAR de la NASA montre qu'aux derniers stades de la fusion des galaxies, tant de gaz et de poussière tombent vers un trou noir que l'AGN extrêmement lumineux est enveloppé. L'effet combiné de la gravité des deux galaxies ralentit les vitesses de rotation du gaz et de la poussière qui autrement seraient en orbite libre. Cette perte d'énergie fait tomber le matériau sur le trou noir.
"Plus la fusion est avancée, plus l'AGN sera enveloppé, " a déclaré Claudio Ricci, auteur principal de l'étude publiée dans le Monthly Notices Royal Astronomical Society. "Les galaxies qui sont très avancées dans le processus de fusion sont complètement recouvertes d'un cocon de gaz et de poussière."
Ricci et ses collègues ont observé l'émission pénétrante de rayons X à haute énergie de 52 galaxies. Environ la moitié d'entre eux en étaient aux derniers stades de la fusion. Parce que NuSTAR est très sensible à la détection des rayons X les plus énergétiques, il était essentiel pour établir la quantité de lumière s'échappant de la sphère de gaz et de poussière recouvrant un AGN.
L'étude a été publiée dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society . Les chercheurs ont comparé les observations NuSTAR des galaxies avec les données des observatoires Swift et Chandra de la NASA et XMM-Newton de l'ESA, qui examinent les composantes d'énergie inférieure du spectre des rayons X. Si des rayons X de haute énergie sont détectés dans une galaxie, mais les rayons X de basse énergie ne le sont pas, c'est un signe qu'un AGN est fortement obscurci.
L'étude permet de confirmer l'idée de longue date selon laquelle le trou noir d'un AGN se nourrit principalement pendant les dernières étapes d'une fusion.
"Un trou noir supermassif se développe rapidement lors de ces fusions, " a déclaré Ricci. "Les résultats améliorent notre compréhension des origines mystérieuses de la relation entre un trou noir et sa galaxie hôte."
