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Les interactions des trous noirs avec leur environnement galactique

Des trous noirs massifs de plusieurs millions de masses solaires évoluent au cœur des galaxies modernes, dont la Voie lactée. Leurs propriétés dépendent des galaxies qui les abritent et les affectent.
Les interactions des trous noirs avec leur environnement galactique
La masse des trous noirs dans les galaxies locales fait état de corrélation avec les propriétés de leur hôte, ce qui indique que la croissance des trous noirs est intimement liée à leur environnement. Mais l'on connaît encore que peu de choses sur leur formation et leur interaction avec leur hôte, notamment à l'échelle cosmique récente.

Financé par l'UE, le projet MBHG (The cosmic evolution of massive black holes) a procédé à une étude théorique de la formation des trous noirs massifs et leur croissance dans les galaxies. À cette fin, l'équipe de chercheurs a utilisé des simulations cosmologiques et hydrodynamiques, ainsi que des modèles semi-analytiques.

L'équipe a suivi l'évolution de l'association galaxie/trou noir à partir de la formation du trou noir jusqu'à nos jours, et ce, pour différents types de galaxies. Ils ont étudié le lien entre la formation de trous noirs, la formation de l'étoile de l'hôte et l'environnement cosmique. Les chercheurs ont principalement travaillé sur le rôle de l'environnement sur la croissance du trou noir, notamment dans les premières petites galaxies au début de l'époque cosmique.

MBHG a aussi étudié l'évolution des trous noirs massifs lors de la fusion des galaxies, en privilégiant surtout la dynamique et les propriétés d'accrétion. Le projet a exploré le moment où les trous noirs massifs deviennent des noyaux galactiques actifs pendant les fusions entre les galaxies, ainsi que les conditions nécessaires à l'apparition de trous noirs binaires et multiples.

Les simulations ont privilégié les détails astrophysiques à l'aide d'une grande résolution spatiale et temporelle afin de retracer fidèlement les propriétés du gaz, des étoiles et des trous noirs au fil du temps. Les approches empiriques, semi-analytiques et numériques ont été combinées en vue d'obtenir la vue la plus homogène et la plus complète possible de l'évolution commune des trous noirs et de leur galaxie hôte.

Le projet MBHG a aussi fourni une structure théorique pour la planification des infrastructures européennes à venir, dont le télescope ATHENA et l'antenne spatiale eLISA. Vous pouvez consulter ici la vidéo du projet.

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Mots-clés

Trou noir, galaxies, MBHG, évolution cosmique, formation d'étoile, accrétion