Un trou noir enfreignant les règles s'est développé à une vitesse 13 fois supérieure à la « limite de vitesse » cosmique, remettant en question les théories

Un étonnamment vorace trou noir depuis l’aube de l’univers enfreint deux grandes règles : il s’agit non seulement de dépasser la « limite de vitesse » de croissance des trous noirs, mais également de générer des émissions extrêmes de rayons X et d’ondes radio – deux caractéristiques qui ne devraient pas coexister.

L’objet – un quasar connu sous le nom d’ID830 – est un trou noir supermassif (SMBH) extrêmement brillant et actif qui projette d’immenses jets de rayonnement depuis ses pôles. Il émet également d’intenses radiographie émissions, générées par la matière tombante qui tourbillonne autour de sa gueule sombre à presque la vitesse de la lumière.

Même les trous noirs ont des limites

Les trous noirs sont les mangeurs les plus voraces de l’univers, mais même les monstres ont une limite de nourriture. À mesure qu’ils attirent les gaz et les poussières, ces matières s’accumulent dans un disque d’accrétion tourbillonnant. La gravité attire la matière du disque vers le trou noir, mais la matière qui tombe génère une pression de rayonnement qui pousse vers l’extérieur et empêche davantage de choses de tomber. En conséquence, les trous noirs sont muselés par un processus d’autorégulation appelé limite d’Eddington.

Pourtant, les trous noirs peuvent temporairement contourner cette limite et subir des poussées de croissance rapides à un moment donné. limite super-Eddington. Les chercheurs proposent de multiples mécanismes pour cette gourmandise cosmique. Par exemple, « il devrait être parfaitement possible qu’un trou noir consomme de la matière plus rapidement que la limite d’Eddington pendant une courte période avant que la pression de rayonnement ne s’accumule pour limiter le taux d’accrétion ». Antoine Taylorun astronome de l’Université du Texas à Austin qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré à Live Science par e-mail.

Alternativement, un trou noir peut consommer la matière d’un disque autour de son équateur tandis que la pression de rayonnement vers l’extérieur expulse la matière de ses pôles. « Dans cette situation, la pression de rayonnement ne s’opposerait pas directement à l’afflux de matière, permettant ainsi de dépasser la limite d’Eddington », a ajouté Taylor. « Il existe une variété de géométries dans lesquelles cela pourrait fonctionner ! »

La mécanique de Super-Eddington pourrait aider à réconcilier les modèles de croissance SMBH avec un catalogue croissant d’observations du premier univers. Avec sa sensibilité infrarouge exceptionnelle, le Télescope spatial James Webb a révélé que les PMEH ont connu une croissance étonnamment rapide et étonnamment précoce, défiant toutes les attentes.

Alors, comment les SMBH sont-ils devenus si gros, si vite ? Certains scientifiques suggèrent que Étoiles de la population IIIles premières et les plus grandes étoiles de l’histoire cosmique, se sont effondrées pour produire des « graines » de trous noirs de 1 000 masses solaires ou plus.

Mais même ces grosses graines devraient se nourrir à la limite d’Eddington pendant plus de 650 millions d’années pour atteindre certaines de leurs tailles observées. Cet exploit peut sembler irréalisable pour plusieurs raisons, notamment les quantités prodigieuses de gaz nécessaires pour maintenir un gavage aussi prolongé.

Surcharger la croissance des trous noirs

Les chercheurs ont calculé le taux de croissance de l’ID830 en mesurant sa luminosité dans les longueurs d’onde ultraviolettes (UV) et X. Sa luminosité aux rayons X suggère que l’ID830 accumule de la masse à environ 13 fois la limite d’Eddington, en raison de une explosion soudaine de gaz entrant cela a pu se produire lorsque ID830 a déchiqueté et englouti un corps céleste qui errait trop près.

« Pour un SMBH aussi massif que ID830, cela nécessiterait non pas une étoile normale (de la séquence principale), mais une étoile géante plus massive ou un énorme nuage de gaz », co-auteur de l’étude. Sakiko Obuchiun astronome observationnel de l’Université Waseda de Tokyo, a déclaré à Live Science par e-mail. De telles phases de super-Eddington pourraient être incroyablement brèves, car « cette phase de transition devrait durer environ 300 ans », a ajouté Obuchi.

L’ID830 affiche également simultanément les émissions radio et de rayons X. Ces deux caractéristiques ne devraient pas coexister, notamment parce que l’on pense que l’accrétion de super-Eddington supprime ces émissions. « Cette combinaison inattendue fait allusion à des mécanismes physiques qui ne sont pas encore entièrement capturés par les modèles actuels d’accrétion extrême et de lancement d’avions », ont déclaré les chercheurs dans un communiqué. déclaration.

Ainsi, alors que l’ID830 lance d’énormes jets radio, ses émissions de rayons X semblent provenir d’une structure appelée couronne, produite par les champs magnétiques intenses du disque d’accrétion créant un nuage mince mais turbulent de particules turbochargées d’un milliard de degrés. Ces particules gravitent autour du trou noir à une vitesse proche de celle de la lumière. La NASA appelle « l’un des environnements physiques les plus extrêmes de l’univers. »

Un cadre pour l’évolution précoce des galaxies

Dans l’ensemble, les comportements contraires aux règles de l’ID830 suggèrent qu’il se trouve dans une rare phase de transition de consommation excessive – et d’excrétion. Cette incroyable explosion d’alimentation a dynamisé à la fois ses jets et sa couronne, faisant briller l’ID830 sur plusieurs longueurs d’onde tout en émettant un excès de rayonnement.

De plus, sur la base de l’analyse de la luminosité UV, les quasars comme ID830 pourraient être étonnamment communs, ont indiqué les chercheurs. Les modèles prédisent que seulement 10 % environ des quasars possèdent des jets radio spectaculaires, mais ces objets énergétiques pourraient être beaucoup plus abondants dans l’univers primitif que ce qui avait été suggéré précédemment.

Plus important encore, ID830 montre également comment les SMBH peuvent réguler la croissance des galaxies au début de l’univers. Lorsqu’un trou noir engloutit la matière à la limite du super-Eddington, l’énergie issue des émissions qui en résultent peut chauffer et disperser la matière dans tout le monde. milieu interstellaire — le gaz entre les étoiles — pour supprimer la formation d’étoiles. En conséquence, les anciens SMBH comme ID830 pourraient être devenus massifs aux dépens de leurs galaxies hôtes.

EN CONTEXTE

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Brandon Spector

« Si les trous noirs de super-Eddington sont plus courants que nous le pensions, cela signifie probablement qu’il existe encore de grandes lacunes dans notre compréhension de la façon dont les objets de l’univers primitif ont pris forme. Cette découverte s’ajoute à une pile croissante de preuves du télescope spatial James Webb qui montre les étoiles, les galaxies et les trous noirs de l’univers ancien semblant beaucoup plus grands et plus matures que la théorie ne le prétend. »

Sources des articles

Obuchi, S., Ichikawa, K., Yamada, S., Kawakatu, N., Liu, T., Matsumoto, N., Merloni, A., Takahashi, K., Zaw, I., Chen, X., Hada, K., Igo, Z., Suh, H. et Wolf, J. (2026). Découverte d’un quasar radio lumineux à rayons X à z = 3,4 : une possible phase de transition de Super-Eddington. Le journal d’astrophysique997(2), 156. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae1d6d

Anissa Chauvin

Je m'appelle Anissa, rédactrice passionnée au cœur battant pour Reveil Citoyen Media. Mon parcours, de la plume lycéenne aux salles de rédaction, est guidé par une curiosité insatiable et le désir ardent de révéler les vérités cachées. Chaque article que je rédige est une invitation à réfléchir, à questionner et, surtout, à agir pour un monde meilleur.

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