Regardez dans le ciel avec des instruments à rayons X et vous verrez un rayonnement de fond dans toutes les directions. Peut-être qu'ils se cachent; enveloppé d'épais nuages de gaz et de poussière. Ou peut-être que quelque chose d'autre génère tout le rayonnement de fond des rayons X.
Des scientifiques européens et américains, à la recherche de trous noirs super massifs cachés dans les galaxies voisines, en ont trouvé étonnamment peu. Soit les trous noirs sont mieux cachés que les scientifiques ne le pensaient, soit ils se cachent uniquement dans l'univers plus éloigné.
Les scientifiques sont convaincus que certains trous noirs super massifs doivent se cacher derrière d'épais nuages de poussière. Ces linceuls poussiéreux ne laissent passer que les rayons X de la plus haute énergie. Une fois dans l'espace, les rayons X se combinent dans un fond cosmique de rayons X qui imprègne tout l'espace.
La recherche de trous noirs cachés fait partie du premier recensement de la partie la plus énergétique du ciel à rayons X. Dirigée par Loredana Bassani, IASF, Italie, une équipe d'astronomes a publié les résultats dans The Astrophysical Journal Letters en janvier de cette année. Ils montrent que la fraction des trous noirs cachés dans l'Univers voisin est d'environ 15%, en utilisant les données de l'observation des rayons gamma en orbite de l'ESA, l'International Gamma Ray Astrophysics Laboratory (Integral).
Aujourd'hui, les astronomes du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et du Integral Science Data Center près de Genève, en Suisse, ont trouvé une fraction encore plus petite en utilisant près de deux ans de données continues, également d'Integral. Le travail montre qu'il y a clairement trop peu de trous noirs cachés dans l'Univers proche pour créer le rayonnement de fond des rayons X observé.
«Naturellement, il est difficile de trouver quelque chose que nous savons bien se cacher et qui a jusqu'à présent échappé à la détection», explique Volker Beckmann de la NASA Goddard et de l'Université du Maryland, dans le comté de Baltimore, auteur principal du nouveau rapport qui sera publié dans un prochain numéro de The Astrophysical Journal. "Integral est un télescope qui devrait voir les trous noirs cachés à proximité, mais nous avons échoué", dit-il.
Le ciel à rayons X est des milliers à des millions de fois plus énergique que le ciel visible familier à nos yeux. On pense qu'une grande partie de l'activité des rayons X provient de trous noirs qui aspirent violemment le gaz de leur environnement.
Des percées récentes dans l'astronomie des rayons X, y compris un recensement approfondi des trous noirs effectué par l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA et Rossi X-ray Timing Explorer, ont tous porté sur les rayons X de faible énergie. La plage d'énergie est d'environ 2 000 à 20 000 électron-volts (la lumière optique, en comparaison, est d'environ 2 électron-volts). Les deux études intégrales sont le premier aperçu du régime de rayons X à énergie élevée ou «dur», largement inexploré, de 20 000 à 300 000 électron-volts.
«L'arrière-plan des rayons X, cette couverture omniprésente de lumière à rayons X que nous voyons partout dans l'univers, culmine à environ 30 000 électron-volts, mais nous ne savons pratiquement rien de ce qui produit ce rayonnement», explique Neil Gehrels de la NASA Goddard. , co-auteur.
La théorie est que les trous noirs cachés, que les scientifiques appellent des objets épais de Compton, sont responsables du pic de 30 000 électron-volts des rayons X dans le fond des rayons X cosmiques. Integral est le premier satellite suffisamment sensible pour les rechercher dans l'univers local.
Selon Beckmann, de toutes les galaxies à trous noirs détectées par Integral, moins de 10% étaient la variété «Compton épais» fortement enveloppée. Cela a de sérieuses implications pour expliquer d'où viennent les rayons X dans l'arrière-plan cosmique.
«Les trous noirs cachés que nous avons découverts jusqu'à présent ne peuvent fournir que quelques pour cent de la puissance de l'arrière-plan des rayons X cosmiques», explique Bassani. Cela implique que si les trous noirs cachés constituent la majeure partie de l'arrière-plan des rayons X, ils doivent être situés beaucoup plus loin dans l'univers plus éloigné. Pourquoi serait-ce? Une des raisons pourrait être que dans l'univers local, la plupart des trous noirs super massifs ont eu le temps de manger ou de chasser tout le gaz et la poussière qui les enveloppaient autrefois, les laissant révélés.
Cela les rendrait moins capables de produire des rayons X car c'est le chauffage du gaz tombant dans le trou noir qui génère les rayons X, pas le trou lui-même. Donc, si le trou noir avait nettoyé son environnement de matière, il ne resterait plus rien pour produire des rayons X.
Inversement, une autre possibilité est que les trous noirs cachés sont peut-être plus cachés que les astronomes ne le pensaient. «Le fait que nous ne les voyons pas ne signifie pas nécessairement qu’ils ne sont pas là, juste que nous ne les voyons pas. Ils sont peut-être plus profondément cachés que nous le pensons et sont donc en dessous même de la limite de détection d'Integral », explique Bassani.
Pendant ce temps, l'équipe de la NASA prévoit désormais d'étendre sa recherche de trous noirs cachés plus loin dans l'univers. «Ce n'est que la pointe de l'iceberg. Dans quelques mois, nous aurons un plus grand sondage complété avec la mission Swift. Notre objectif est de pousser ce type d'observation de plus en plus profondément dans l'univers pour voir l'activité du trou noir aux premières époques. C’est le prochain grand défi pour les astronomes des rayons X et des rayons gamma », a conclu Beckmann.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESA
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