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L'énigme du trou noir supermassif d'Abell 1201

Abell 1201 héberge un trou noir ultramassif, révélant des infos sur les galaxies.

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Abell 1201 : DécouverteAbell 1201 : Découverted'un énorme trou noircosmique.1201 façonne notre connaissanceUn trou noir massif trouvé dans Abell
Table des matières

L'univers est rempli d'objets massifs, mais aucun n'est aussi fascinant que les trous noirs, surtout les trous noirs supermassifs (SMBH). Ces trous noirs peuvent avoir des masses des millions, voire des milliards de fois supérieures à celle de notre Soleil. On pense qu'ils jouent un rôle clé dans la formation et la croissance des galaxies. Un cas intrigant est Abell 1201, un amas de galaxies contenant un trou noir ultramassif qui a attiré l’intérêt des scientifiques.

Qu'est-ce qu'un trou noir ?

Un trou noir est une région dans l’espace où l'attraction gravitationnelle est si forte que rien, même pas la lumière, ne peut s'en échapper. Les trous noirs peuvent se former à partir des restes d'étoiles massives après leur explosion en supernova. Avec le temps, ces restes peuvent attirer plus de matière, grandissant en trous noirs supermassifs.

Comprendre les trous noirs dans les galaxies

Des recherches ont montré que les trous noirs supermassifs se trouvent souvent au centre des galaxies. Ces trous noirs semblent grandir avec leurs galaxies hôtes, créant une relation entre la masse du trou noir et certaines propriétés de la galaxie, comme sa luminosité et le mouvement des étoiles autour d’elle. Cette relation est appelée la "correlation trou noir-galaxie."

Abell 1201 et ses caractéristiques uniques

Abell 1201 est un amas de galaxies massif qui accueille une galaxie cD, un type de galaxie connue pour sa grande taille et sa luminosité. Dans le cas d'Abell 1201, sa taille lui permet d'influencer la lumière des galaxies de fond grâce à un phénomène appelé Lentille gravitationnelle. Cet effet peut être utilisé pour étudier la masse du trou noir qui réside dans la galaxie cD, ajoutant une couche de complexité à notre compréhension des trous noirs et de la formation des galaxies.

Le rôle de la lentille gravitationnelle

La lentille gravitationnelle se produit lorsqu'un objet massif, comme une galaxie ou un amas de galaxies, déforme la lumière des objets derrière lui. Cela crée des images déformées de ces objets lointains. En analysant ces déformations, les scientifiques peuvent déduire des informations sur la masse de la galaxie ou de l'amas de lentilles. Dans Abell 1201, la forte lentille par la galaxie cD permet aux astronomes d'estimer la masse de son trou noir, même quand il n'est pas dans un état brillant et actif.

Techniques d'observation

En utilisant le télescope spatial Hubble, les chercheurs ont obtenu des images d'Abell 1201 dans différentes longueurs d'onde. Ces images montrent la galaxie cD et la galaxie de fond qui est en lentille. L'analyse de ces images implique des techniques de modélisation complexes qui aident à reconstruire la distribution de la masse de la galaxie cD. Ce processus est crucial pour estimer la masse du trou noir supermassif au centre.

Résultats sur la masse du trou noir

Grâce à un modélisation et à des observations minutieuses, les scientifiques ont déduit la masse du trou noir dans Abell 1201. Les résultats indiquent que ce trou noir a une masse estimée à plusieurs milliards de fois celle du Soleil. Cela le classe comme un trou noir ultramassif et le place parmi les plus grands trous noirs jamais mesurés.

Importance de cette découverte

Trouver un trou noir aussi massif dans Abell 1201 fournit des infos précieuses sur la nature des trous noirs. Ça aide à affiner notre compréhension de la façon dont les trous noirs et les galaxies grandissent et évoluent au fil du temps. De plus, ça soulève des questions intéressantes sur la formation d'objets aussi massifs et leur rôle dans la structure plus large de l'univers.

Directions pour la recherche future

La découverte du trou noir ultramassif dans Abell 1201 ouvre aussi de nouvelles voies pour la recherche future. Au fur et à mesure que des télescopes plus avancés deviennent disponibles, les astronomes peuvent étudier plus d'événements de lentille gravitationnelle. Ça pourrait amener à la mesure de nombreuses autres masses de trous noirs, aidant à découvrir la relation entre les trous noirs et les galaxies qui les hébergent.

Conclusion

Abell 1201 sert de cas d'étude important dans le domaine de l'astrophysique, illustrant la relation entre les trous noirs supermassifs et la formation des galaxies. Les idées tirées de l'étude de cet amas de galaxies ouvrent la voie à de futures explorations des mystères de l'univers. Les trous noirs restent l'un des sujets les plus intrigants en astronomie moderne, et des observations continues approfondiront notre compréhension de leur rôle dans l'évolution cosmique.

Source originale

Titre: Abell 1201: Detection of an Ultramassive Black Hole in a Strong Gravitational Lens

Résumé: Supermassive black holes (SMBHs) are a key catalyst of galaxy formation and evolution, leading to an observed correlation between SMBH mass $M_{\rm BH}$ and host galaxy velocity dispersion $\sigma_{\rm e}$. Outside the local Universe, measurements of $M_{\rm BH}$ are usually only possible for SMBHs in an active state: limiting sample size and introducing selection biases. Gravitational lensing makes it possible to measure the mass of non-active SMBHs. We present models of the $z=0.169$ galaxy-scale strong lens Abell~1201. A cD galaxy in a galaxy cluster, it has sufficient `external shear' that a magnified image of a $z = 0.451$ background galaxy is projected just $\sim 1$ kpc from the galaxy centre. Using multi-band Hubble Space Telescope imaging and the lens modeling software $\texttt{PyAutoLens}$ we reconstruct the distribution of mass along this line of sight. Bayesian model comparison favours a point mass with $M_{\rm BH} = 3.27 \pm 2.12\times10^{10}\,$M$_{\rm \odot}$ (3$\sigma$ confidence limit); an ultramassive black hole. One model gives a comparable Bayesian evidence without a SMBH, however we argue this model is nonphysical given its base assumptions. This model still provides an upper limit of $M_{\rm BH} \leq 5.3 \times 10^{10}\,$M$_{\rm \odot}$, because a SMBH above this mass deforms the lensed image $\sim 1$ kpc from Abell 1201's centre. This builds on previous work using central images to place upper limits on $M_{\rm BH}$, but is the first to also place a lower limit and without a central image being observed. The success of this method suggests that surveys during the next decade could measure thousands more SMBH masses, and any redshift evolution of the $M_{\rm BH}$--$\sigma_{\rm e}$ relation. Results are available at https://github.com/Jammy2211/autolens_abell_1201.

Auteurs: James. W. Nightingale, Russell J. Smith, Qiuhan He, Conor M. O'Riordan, Jacob A. Kegerreis, Aristeidis Amvrosiadis, Alastair C. Edge, Amy Etherington, Richard G. Hayes, Ash Kelly, John R. Lucey, Richard J. Massey Richard J. Massey

Dernière mise à jour: 2023-03-27 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2303.15514

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.15514

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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