Taches rouges : trous noirs extrêmes ?

Le télescope spatial James Webb a offert un aperçu sans précédent des premières phases de la formation des galaxies. Parmi ces découvertes, il a révélé des phénomènes inattendus, notamment l’apparition de petits objets fortement décalés vers le rouge, appelés « petits points rouges » (LRD).

Si leur nature exacte reste incertaine, une nouvelle étude propose une explication convaincante. Une observation clé est que leurs spectres sont considérablement élargis par les effets Doppler liés au mouvement, indiquant que du gaz orbite à des vitesses vertigineuses — plus de 1 000 kilomètres par seconde — autour d’une région centrale. Cela suggère la présence d’un trou noir supermassif, une caractéristique des noyaux actifs de galaxies (AGN).

Cependant, le modèle AGN pose des défis. Contrairement aux AGN classiques, les LRD présentent un spectre infrarouge inhabituellement plat et émettent très peu en rayons X et en ondes radio. Pour approfondir l’étude, les chercheurs ont analysé les spectres haute résolution de 12 LRD observés par JWST et ont comparé les données à des modèles de trous noirs supermassifs.

Ces modèles supposent un disque d’accrétion en rotation rapide entouré d’un nuage galactique dense et ionisé, absorbant la plupart des émissions X et radio, ce qui expliquerait leur absence dans les observations.

Les trous noirs des LRD pourraient croître à leur taux maximal.

Si ce voile bloque efficacement les rayons X et les ondes radio, le trou noir doit générer une énergie extraordinaire pour maintenir l’éclat des LRD dans les longueurs d’onde rouge et infrarouge. Les observations suggèrent que ces trous noirs accrètent de la matière à un rythme proche de la limite d’Eddington, le maximum théorique au-delà duquel le rayonnement intense surpasse la gravité et empêche toute accrétion supplémentaire.

Cela suggère que les LRD sont des trous noirs supermassifs nouvellement formés, en pleine phase de croissance rapide. Leurs masses estimées, comprises entre 10 000 et 1 000 000 de masses solaires, sont nettement inférieures à celles des trous noirs supermassifs pleinement développés, renforçant cette hypothèse.

De plus, ce modèle explique pourquoi les LRD ne sont pas observés à des décalages vers le rouge plus faibles. En accrétant à la limite d’Eddington, ils finissent par dissiper les nuages ionisés qui les entourent. Une fois ce processus achevé, ils commencent à ressembler aux noyaux actifs de galaxies plus familiers observés à travers le cosmos.

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Lire l’article original :  Science Alert

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