Un trou noir « à agriculture rapide » qui semblait défier la physique est en fait assez ordinaire, les observations de la Télescope spatial James Webb (JWST) révéler.
En novembre 2024, des astronomes utilisant JWST ont rapporté qu’ils avaient trouvé un trou noir du début de l’univers qui semblait gorger sur la matière 40 fois plus rapide que théoriquement possible. Le trou noir, appelé LiD-568, a été observé car il n’existait que 1,5 milliard d’années après le Big Bang – beaucoup trop tôt dans l’histoire de l’univers pour qu’il ait obtenu ce énorme.
Cependant, de nouvelles recherches suggèrent que ce taux d’alimentation excessif pourrait avoir été une surestimation. Après avoir revisité les observations JWST de la « bataille record » trou noirles astronomes ont confirmé qu’il n’est pas extrême après tout. En fait, la poussière lourde a obscurci le trou noir, conduisant à des calculs incorrects, ont révélé les chercheurs.
Dans un trou noir accroisé, le matériau infaillible est comprimé et chauffé, ce qui le fait émettre des rayons à haute énergie tels que les rayons X qui repoussent le matériau. La quantité de matière qu’un trou noir peut consommer est régie par la limite d’Eddington, qui définit la luminosité maximale à laquelle la pression de rayonnement vers l’extérieur équilibre l’attraction gravitationnelle du trou noir. Cette limite dépend directement de la masse du trou noir – plus la masse est élevée, plus la limite d’Eddington est élevée.
Lorsque la pression de rayonnement devient suffisamment élevée pour dominer la gravité, le trou noir arrête l’accrétion de la matière et limite ainsi la façon de briller. Cependant, dans certaines conditions, un trou noir peut continuer de s’accélérer au-delà de cette limite – un processus connu sous le nom d’accrétion de super-eddington.
Le Observations de l’année dernière a suggéré que le LiD-568 subissait une accrétion de super-eddington à près de 40 fois plus élevé que prévu. Le couvercle-568 n’existait que 1,5 milliard d’années après le Big bang – Ce qui n’est pas assez de temps pour que ce trou noir ait grandi si grand. En conséquence, les astronomes ont émis l’hypothèse qu’une telle accrétion rapide de super-eddington pourrait fournir une explication convaincante pour la formation de trous noirs supermassifs avec des masses inimaginablement élevées dans l’univers précoce.
Mais dans la nouvelle recherche, publié le 4 avril Le journal astrophysiqueles astronomes ont constaté que le couvercle-568 se nourrit à un rythme compatible avec la limite d’Eddington – et l’erreur a été causée par la poussière.
Laissé dans la poussière
La raison de l’erreur initiale sur la faim du trou noir est parce que la poussière absorbe et disperse la lumière, ce qui diminue considérablement la lumière qui nous atteint d’un trou noir.
« Pour un objet lourdement obsédé par la poussière comme le CID-568, il est très important que l’extinction de la poussière soit correctement corrigée », a déclaré le co-auteur de l’étude Myungshin imle directeur du Séoul National University Astronomy Research Center a déclaré à Live Science dans un e-mail. Si cet effet n’est pas correctement pris en compte, il peut entraîner des calculs inexacts de la masse du trou noir, ce qui, à son tour, affecte la limite d’Eddington qui lui est associée.
Im a expliqué que, dans l’étude de l’équipe, les chercheurs ont mesuré la masse du trou noir en utilisant la lumière infrarouge du gaz qui l’entoure. Le rayonnement infrarouge est beaucoup moins affecté par la poussière que la lumière optique, qui a été utilisée dans l’étude précédente pour la mesure de la masse des trous noirs.
Cette approche différente leur a permis de calculer la masse du trou noir à un peu moins d’un milliard de masses solaires – environ 40 fois supérieures à l’estimation précédente. En utilisant cette masse de trous noirs révisé, la luminosité d’Eddington a été recalculée. Dans l’ensemble, la luminosité observée correspondait étroitement à la limite d’Eddington. Par conséquent, le trou noir n’était pas dans la phase de Super-Eddington lors de son observation, a conclu l’équipe. Il était juste assombri par la poussière.
Par conséquent, les habitudes d’alimentation actuelles du LID-568 ne peuvent pas être attribuées à la croissance des trous noirs supermassifs, a déclaré Im. Les astronomes ont été conscients de ce problème dans le cas de galaxies éloignées et appliquent généralement des corrections pour l’extinction de la poussière dans leurs mesures.
Cependant, pour les « noyaux galactiques actifs » (AGN) – qui contiennent activement des trous noirs dans leurs centres qui dominent la luminosité de l’AGN et sont entourés d’environnements de poussière complexes – « La correction de l’extinction de la poussière n’a pas encore été soigneusement appliquée », a déclaré Im. Cela signifie que les masses d’autres trous noirs peuvent avoir été mesurées de manière incorrecte, conduisant à des interprétations erronées de leurs propriétés. L’approche de l’équipe pourrait conduire à une meilleure compréhension des trous noirs obstrués par la poussière dans une nouvelle classe de galaxies appelée « petits points rouges« » qui ont été récemment découvertes par le biais d’observations de JWST, a expliqué l’équipe dans son article.
