Les astrophysiciens de l'Université d'État de Moscou ont trouvé une nouvelle façon d'estimer la masse des trous noirs supermassifs à l'extérieur de notre galaxie, même s'ils sont à peine détectables. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Astronomie et astrophysique .

Les trous noirs sont des objets hypothétiques dont l'attraction gravitationnelle est si grande que même la lumière ne peut pas leur échapper. L'existence des trous noirs découle des solutions des équations d'Einstein. Les scientifiques ont observé à plusieurs reprises le résultat des interactions des trous noirs avec la matière environnante, par exemple, gaz tombant dans le trou noir.

"Si un trou noir absorbe une substance, il y a une soi-disant accrétion. En raison du frottement et de l'échauffement, il provoque des radiations, ce qui nous permet de voir l'objet indirectement et de dire qu'il s'agit d'un trou noir, " a expliqué Elena Seifina, le principal chercheur de la SAI MSU. "Si les trous noirs n'ont pas une telle recharge, alors nous ne pouvons même pas soupçonner leur existence. »

Pour comprendre la nature de ces trous noirs « endormis », les astronomes dirigés par Elena Seifina se sont tournés vers plusieurs épidémies provenant de sources extragalactiques. L'un d'eux, Swift J1644 + 57, a été observée en 2011 simultanément par plusieurs observatoires cosmiques (RXTE, Swift et Suzaku) dans les domaines des rayons X et gamma.

En premier, les scientifiques pensaient qu'ils voyaient un autre sursaut gamma (GRB) similaire à celui observé dans les galaxies éloignées dans la plage la plus dure du spectre électromagnétique. Cependant, le rayonnement de ces éruptions disparaît généralement en un jour ou deux, bien que le cas de Swift J1644 + 57 était différent. "L'outil BAT du satellite Swift l'a visé et a vu que deux jours plus tard, l'éclaboussure est devenue encore plus brillante. Toute l'explosion a été observée pendant deux ans et puis elle s'est éteinte, " expliqua Elena Seifina.

Les astronomes ont exclu l'objet de la liste GRB et soupçonné qu'ils observaient la destruction de l'étoile par marée par un trou noir supermassif. Une étoile volant à une courte distance d'un trou noir subit une destruction par marée. Dans ce cas, sa matière ne tombe pas d'un coup dans le trou noir, mais forme un disque d'accrétion temporaire qui brille vivement et peut être vu depuis la Terre.

Précédemment, la seule façon de mesurer la masse d'un trou noir au centre de tels disques d'accrétion était d'estimer la luminosité maximale du disque, en supposant que l'équilibre est établi entre la pression du rayonnement électromagnétique et les forces gravitationnelles dans le disque.

Dans sa thèse de doctorat, Elena Seyfina a documenté des observations d'éruptions similaires impliquant des trous noirs à la fois à l'intérieur de notre galaxie et au-delà, et a signalé que l'inclinaison du spectre des rayons X change au cours de l'augmentation de la luminosité. Elle a trouvé des caractéristiques spécifiques du spectre qui indiquaient clairement la présence de trous noirs dans ces objets. Les scientifiques ont supposé que si les formes (ou l'évolution de la forme) des spectres de telles éruptions sont similaires, alors les processus qui s'y produisent sont également similaires, et la normalisation des spectres n'est déterminée que par des distances variables aux objets et à leur masse.

Remarquant la similitude entre les traces (la dépendance de l'inclinaison spectrale sur le taux d'accrétion) d'objets connus et les traces obtenues dans de nouvelles éruptions extragalactiques, les scientifiques ont suggéré qu'elles sont également causées par des étoiles déchirées par des trous noirs. Cela leur a permis de peser les trous noirs invisibles d'une nouvelle manière, en les comparant avec des trous noirs galactiques de masse connue.

Ainsi, une nouvelle méthode de pesée des trous noirs extragalactiques endormis permet aux chercheurs d'utiliser les données d'objets galactiques connus comme, par exemple, Cygne X-1, avec un trou noir au centre. "Les calculs ont montré que Swift J1644 + 57 contenait un trou noir supermassif avec une masse de 7×10 ⁶ masses solaires. C'est un objet que l'on ne voit pas, mais qui fournit une luminosité élevée en raison de son fort champ gravitationnel et d'un disque d'accrétion qui l'entoure, " a expliqué Elena Seifina, l'auteur de l'article.

Précédemment, l'évaluation des masses de trous noirs supermassifs a également utilisé l'ultraviolet, mais pour la nouvelle méthode, la portée des rayons X est suffisante. Les scientifiques espèrent que la polyvalence de la nouvelle méthode sera utile pour évaluer la masse de divers objets extragalactiques, comme les noyaux des galaxies Seyfert et autres, où les méthodes traditionnelles ne fonctionnent pas en principe.