Cette image montre les données d'une campagne d'observation massive qui comprend l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA. Ces données de Chandra ont fourni des preuves solides de l'existence de ce que l'on appelle les trous noirs de masse intermédiaire (IMBH). Combiné avec une étude distincte utilisant également les données de Chandra, ces résultats pourraient permettre aux astronomes de mieux comprendre comment les plus grands trous noirs de l'Univers primitif se sont formés, comme décrit dans notre dernier communiqué de presse.

Le Legacy Survey COSMOS (« enquête sur l'évolution cosmique ») a rassemblé les données de certains des télescopes les plus puissants au monde couvrant le spectre électromagnétique. Cette image contient les données Chandra de cette enquête, équivalent à environ 4,6 millions de secondes de temps d'observation. Les couleurs de cette image représentent différents niveaux d'énergie des rayons X détectés par Chandra. Ici, les rayons X de plus faible énergie sont rouges, la bande moyenne est verte, et les rayons X de plus haute énergie observés par Chandra sont bleus. La plupart des points colorés sur cette image sont des trous noirs. Les données du télescope spatial Spitzer sont affichées en gris. L'encart montre une impression d'artiste d'un trou noir en pleine croissance au centre d'une galaxie. Un disque de matériau entourant le trou noir et un jet de matériau sortant sont également représentés.

Deux nouvelles études distinctes utilisant les données de l'enquête Chandra COSMOS-Legacy et d'autres données Chandra ont collecté indépendamment des échantillons d'IMBH, une catégorie insaisissable de trous noirs entre les trous noirs de masse stellaire et les trous noirs supermassifs trouvés dans les régions centrales des galaxies massives.

Une équipe de chercheurs a identifié 40 trous noirs en croissance dans des galaxies naines. Douze d'entre eux sont situés à plus de cinq milliards d'années-lumière de la Terre et le plus éloigné est à 10,9 milliards d'années-lumière, le trou noir croissant le plus éloigné dans une galaxie naine jamais vu. La plupart de ces sources sont probablement des IMBH avec des masses d'environ 10, 000 à 100, 000 fois celle du Soleil.

Une deuxième équipe a trouvé un échantillon important d'IMBH possibles dans des galaxies plus proches de la Terre. Dans cet échantillon, le candidat IMBH le plus éloigné est à environ 2,8 milliards d'années-lumière de la Terre et environ 90% des candidats IMBH qu'ils ont découverts ne sont pas à plus de 1,3 milliard d'années-lumière.

Ils ont détecté 305 galaxies dans leur étude avec des masses de trous noirs inférieures à 300, 000 masses solaires. Les observations avec Chandra et avec le XMM-Newton de l'ESA d'une petite partie de cet échantillon montrent qu'environ la moitié des 305 candidats IMBH sont susceptibles d'être des IMBH valides. Les masses des dix sources détectées avec les observations aux rayons X ont été déterminées entre 40, 000 et 300, 000 fois la masse du Soleil.

Les IMBH peuvent être en mesure d'expliquer comment les plus grands trous noirs, les supermassifs, ont pu se former si rapidement après le Big Bang. Une explication principale est que les trous noirs supermassifs se développent au fil du temps à partir de "graines" de trous noirs plus petits contenant environ cent fois la masse du Soleil. Certaines de ces graines devraient fusionner pour former des IMBH. Une autre explication est qu'ils se forment très rapidement à partir de l'effondrement d'un nuage géant de gaz d'une masse égale à des centaines de milliers de fois celle du Soleil. Il n'y a pas encore de consensus parmi les astronomes sur le rôle que peuvent jouer les IMBH.

Un article décrivant le résultat COSMOS-Legacy par Mar Mezcua (Institute for Space Sciences, Espagne) et ses collègues a été publié dans le numéro d'août du Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et est disponible en ligne. L'article d'Igor Chilingarian (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) sur l'échantillon IMBH plus proche est publié dans le numéro du 10 août de The Journal d'astrophysique et est disponible en ligne.