Le Mystère des Trous Noirs Supermassifs
De nouvelles découvertes remettent en question notre compréhension de la croissance des trous noirs dans l'univers.
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Table des matières
- Présentation des Quasars
- Une Découverte Surprenante
- L'Argument de Sołtan
- La Masse Manquante
- Le Rôle de la Poussière
- Quasars de Courte Durée
- Le Problème de la Graine
- La Grande Évasion
- À la Recherche de Preuves
- Les Petits points rouges
- Comprendre les Processus de Croissance
- L'Avenir de la Recherche sur les Trous Noirs
- Source originale
- Liens de référence
Les trous noirs supermassifs (SMBH) sont des géants cosmiques qui se cachent au centre de la plupart des galaxies. Ils grandissent en gobant du gaz, des étoiles et tout ce qui s'approche un peu trop. Mais voilà le truc : comprendre comment ces trous noirs grandissent dans l'univers primordial, c'est un vrai casse-tête.
Quasars
Présentation desLes quasars sont des objets lumineux alimentés par Des trous noirs supermassifs. Ils brillent de mille feux parce qu'ils consomment de la matière à une vitesse folle. Imagine un aspirateur cosmique qui aspire tout autour de lui tout en s'illuminant comme une boule disco. La plupart des quasars joyeux qu'on voit sont relativement dégagés, donc on peut facilement les repérer avec nos télescopes.
Une Découverte Surprenante
Des recherches récentes ont remis en question l'idée que ces quasars scintillants sont les principaux responsables de la croissance des trous noirs supermassifs dans l'univers primitif. Il s'avère qu'ils ne représentent qu'une petite fraction de la masse totale. Donc, si les quasars sont les lumières de la fête, le vrai festin se passe derrière des portes closes, loin des lumières flashy.
L'Argument de Sołtan
L'argument de Sołtan est une manière sophistiquée de comparer la masse que l'on pense que les quasars construisent en mangeant à la masse réellement présente dans les trous noirs supermassifs. C'est un peu comme essayer de lier le nombre de parts de pizza que tu as mangées la nuit dernière au nombre de boîtes de pizza dans ta cuisine – ça pourrait ne pas coller !
En gros, si on prend en compte les contributions de masse de ces quasars flashy, on découvre qu'ils contribuent à moins de 10 % de ce qu'on mesure de la densité de masse totale des trous noirs supermassifs. Ouais, c'est ça ! La plupart de la croissance se passe dans des endroits obscurcis, où la Poussière et le gaz cachent ces trous noirs affamés de notre vue.
La Masse Manquante
Alors, d'où vient cette masse manquante ? Les chercheurs pensent qu'une grande partie de la croissance des trous noirs se déroule dans des régions obscurcies où la poussière absorbe la lumière. Ces trous noirs cachés se régalent probablement d'une manière différente – peut-être à une vitesse plus rapide que ce qu'on peut voir. Imagine un festival de nourriture secret où tous les délices sont planqués dans des coins sombres.
Le Rôle de la Poussière
La poussière joue un rôle important dans ce drame cosmique. C'est comme avoir une cape d'invisibilité qui empêche les trous noirs de révéler leur vraie taille et leur croissance. Les chercheurs pensent qu'environ 90 % de la croissance des trous noirs pourrait se passer dans ces systèmes cachés et poussiéreux. C'est comme si l'univers avait décidé d'organiser un grand gala avec des robes de soirée – excitant et plein d'action, mais tout le meilleur se passe derrière des portes fermées !
Quasars de Courte Durée
Les quasars que l'on peut observer ont des durées de vie estimées assez courtes dans leurs phases lumineuses. Des découvertes récentes suggèrent que ces phases lumineuses ne durent pas longtemps dans l'ensemble des choses. Ils sont comme des étoiles filantes – brillants et éclatants mais disparus avant que tu ne t'en rendes compte. Ça va dans le sens des études qui suggèrent que la plupart des quasars sont déjà en fin de phase de croissance quand on les observe enfin.
Le Problème de la Graine
Voici le hic : le vieux "problème de la graine" – la question de comment les trous noirs pourraient commencer à partir de petites graines et grandir en ces bêtes supermassives qu'on voit aujourd'hui. Traditionnellement, on pensait que ces trous noirs devaient venir de grosses graines formées tôt dans l'univers. Mais ce qu’on découvre, ce n’est pas tout à fait ça.
Si leur croissance se fait principalement dans ces environnements cachés et poussiéreux, la nécessité de grosses graines de trous noirs, qui n'ont pas été observées, pourrait ne pas être si nécessaire que ça. C'est comme réaliser que tu peux préparer un repas grandiose sans avoir à acheter les ingrédients les plus chers. Qui l'aurait cru ?
La Grande Évasion
Il y a aussi une chance que beaucoup de trous noirs commencent leur vie dans des conditions loin d'être sereines. Ils pourraient grandir rapidement dans des nuages denses de gaz et de poussière. Pense à un rassemblement de gourmands dans un buffet à volonté – ils ne peuvent pas en avoir assez et engloutissent tout avant que quelqu'un ne le remarque.
À la Recherche de Preuves
Alors, qu'est-ce que tout ça veut dire pour nos observations futures ? On pourrait devoir changer notre façon de chercher ces trous noirs. Au lieu de se cantonner strictement aux longueurs d'onde visibles, on devrait peut-être regarder plus profondément dans le spectre infrarouge. Ces trous noirs secrets pourraient briller tranquillement dans l'infrarouge, attendant que l'on remarque leur existence !
Petits points rouges
LesDans l'immensité du cosmos, les chercheurs ont repéré un groupe particulier d'objets appelés "Petits Points Rouges". Ces sources faibles pourraient cacher une richesse d'informations sur les premiers trous noirs. S'ils contiennent effectivement des trous noirs, cela pourrait changer notre compréhension de l'évolution de ces géants.
Comprendre les Processus de Croissance
Les chercheurs ont maintenant ouvert la porte à une myriade de questions concernant les processus de croissance des trous noirs supermassifs. Que se passe-t-il quand on finit par découvrir ces trous noirs cachés ? Est-ce que ça va tout changer de ce qu'on croyait savoir sur la formation des trous noirs ? La réponse est probablement oui, alors que de nouvelles preuves continuent d'émerger.
L'Avenir de la Recherche sur les Trous Noirs
La recherche sur les trous noirs supermassifs n'est qu'à la surface des choses. Il y a encore tellement de trucs qu'on ne sait pas, et à mesure que la technologie s'améliore et que de nouveaux télescopes entrent en service, notre vision de l'univers va s'élargir.
Alors, garde les yeux rivés sur les étoiles, et ne sois pas surpris si on découvre que l'univers a encore plein de secrets à dévoiler alors qu'on continue à explorer le monde énigmatique des trous noirs supermassifs. Qui sait ce qu'on va trouver ensuite ?
Titre: The Soltan argument at $z=6$: UV-luminous quasars contribute less than 10% to early black hole mass growth
Résumé: We combine stellar mass functions and the recent first JWST-based galaxy-black hole scaling relations at $z=6$ to for the first time compute the supermassive black hole (SMBH) mass volume density at this epoch, and compare this to the integrated SMBH mass growth from the population of UV-luminous quasars at $z>6$. We show that even under very conservative assumptions almost all growth of SMBH mass at $z>6$ does not take place in these UV-luminous quasars, but must occur in systems obscured through dust and/or with lower radiative efficiency than standard thin accretion disks. The `Soltan argument' is not fulfilled by the known population of bright quasars at $z>6$: the integrated SMBH mass growth inferred from these largely unobscured active galactic nuclei (AGN) in the early Universe is by a factor $\ge$10 smaller than the total SMBH mass volume density at $z=6$. This is valid under a large range of assumption about luminosity, mass functions, and accretion modes, and is likely still a factor >2 smaller when accounting for known obscuration fractions at this epoch. The resulting consequences are: >90%, possibly substantially more, of SMBH-buildup in the early Universe does not take place in luminous unobscured quasar phases, but has to occur in obscured systems, with dust absorbing most of the emitted UV-visible AGN emission, potentially with accretion modes with super-Eddington specific accretion rates. This is consistent with short lifetimes for luminous quasar phases from quasar proximity zone studies and clustering. This would remove the empirical need for slow SMBH growth and hence exotic `high-mass seed' black holes at early cosmic time. It also predicts a large population of luminous but very obscured lower-mass quasars at $z>6$, possibly the JWST `Little Red Dots'. This finding might severe impact on how we will diagnose SMBH growth at $z=7$ to 15 in the future.
Auteurs: Knud Jahnke
Dernière mise à jour: 2024-11-05 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.03184
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.03184
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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