Une équipe internationale d'astronomes a trouvé des preuves que la matière autour des trous noirs supermassifs a évolué sur des milliards d'années, remettant en question des hypothèses de longue date. Les observations des quasars montrent une relation changeante entre les émissions ultraviolette et rayons X depuis l'univers primitif jusqu'à nos jours. Cette découverte, menée par des chercheurs de l'Observatoire national d'Athènes, suggère que les environnements des trous noirs ne sont pas statiques à travers l'histoire cosmique.
Les quasars, parmi les objets les plus lumineux de l'univers, sont alimentés par des trous noirs supermassifs qui accrètent la matière environnante. Ce processus crée un disque chaud et rotatif qui émet une lumière ultraviolette intense. Les scientifiques ont longtemps cru que ce rayonnement ultraviolet interagit avec une région proche appelée la couronne, produisant des rayons X puissants. Pendant près de 50 ans, le lien entre ces émissions a été considéré comme une constante universelle, fournissant des insights sur les conditions près des trous noirs.
Cependant, une nouvelle recherche publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society indique que cette relation a changé. En analysant des données du télescope à rayons X eROSITA et de l'observatoire XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne, l'équipe a examiné un large échantillon de quasars. Ils ont découvert qu'il y a environ 6,5 milliards d'années, lorsque l'univers avait environ la moitié de son âge actuel, la connexion ultraviolette-rayons X différait nettement de ce qui est observé dans les quasars proches aujourd'hui.
«Confirmer une relation rayons X-ultraviolet non universelle avec le temps cosmique est assez surprenant et remet en question notre compréhension de la croissance et de la radiation des trous noirs supermassifs», a déclaré le Dr. Antonis Georgakakis, l'un des auteurs de l'étude. Les résultats ont persisté à travers plusieurs méthodes analytiques, indiquant une évolution potentielle dans les structures du disque d'accrétion et de la couronne.
Dirigée par la chercheuse postdoctorale Maria Chira, l'étude a tiré parti de la large couverture céleste d'eROSITA et d'un cadre statistique bayésien pour détecter des tendances subtiles dans des données clairsemées. «L'avancée clé ici est méthodologique», a noté Chira. «Le relevé eROSITA est vaste mais relativement peu profond — de nombreux quasars sont détectés avec seulement quelques photons de rayons X. En combinant ces données dans un cadre statistique bayésien robuste, nous avons pu révéler des tendances subtiles qui seraient autrement restées cachées.»
Ces résultats ont des implications pour la cosmologie. Les quasars sont souvent utilisés comme chandelles standard pour cartographier l'expansion de l'univers et sonder la matière et l'énergie sombres. Si leurs propriétés d'émission varient dans le temps, les astronomes doivent affiner ces méthodes. Les futures balayages eROSITA et enquêtes multi-longueurs d'onde pourraient clarifier si les changements reflètent une évolution physique ou des biais observationnels, offrant une compréhension plus profonde du comportement des trous noirs à travers les époques cosmiques.