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Supermassive black holes (SMBH, 10^5-10^10 M_odot) have regularly been found at the center of massive galaxies. However, we still know little about their formation mechanism. Extremely luminous active galactic nuclei (AGN), revealing the presence of massive SMBHs, were detected in the high redshift Universe, a few 10^8 years after the Big Bang. A rapid growth mechanism is thus needed, such as a rapid accretion (beyond the Eddington limit) onto intermediate-mass black holes (IMBH, 10^2 - 10^5 M_odot), or the mergers of these black holes. Some of the original IMBHs may have avoided accretion or mergers, and thus still be found in the local Universe, for example as active dwarf galaxies. However, to date, the evidence for these IMBHs remains scarce. Conversely, stellar-mass black holes are found in the Milky Way and nearby galaxies. They are often detected in X-ray binaries (XRB), composed of a compact object - a neutron star or a black hole - accreting from a companion star. Ultraluminous X-ray sources (ULXs) may be a luminous version of the XRBs, and are thought to be powered by super-Eddingtonaccretion above the Eddington limit onto stellar-mass compact objects, but the most often the exact mechanism and the nature of the accretor are largely unknown. A few hyperluminous X-ray sources (HLXs, defined as ULXs with L_X> 10^{41} erg/s), may be good candidates for IMBHs. X-ray emission is a well-known signature of accreting systems, and thus X-ray surveys are the ideal place to search for new accreting black holes. The modern X-ray observatories Swift, XMM-Newton and Chandra have detected about a million point-like sources which are yet to be identified. With these and upcoming telescopes, an automated classification of X-ray sources becomes increasingly valuable. Using this approach could provide the cleanest samples possible, where currently contaminants limit population studies of ULXs, HLXs and active dwarf galaxy candidates. In this thesis I develop an automated and probabilistic classification of X-ray sources. The Swift-XRT, XMM-Newton and Chandra catalogues are cross-correlated with each othern with optical and infrared catalogues and with the highly complete census of galaxies GLADE. From these spatial, spectral, photometrical and timing properties, the classification identifies, amongst others, populations of AGN, stars and XRBs, and can be optimised to focus on one class. It efficiently retrieves AGN and stars, but other classes have small training samples limiting the classification performance. A citizen science experiment (CLAXSON) is proposed to enlarge these samples. The classification is then applied to X-ray sources overlapping GLADE galaxies. 1901 ULX candidates are accurately identified, where analysis indicates that it is the cleanest large sample in the current literature. Their spatial distribution, hardness, variability and rates in different environments are studied. I analyse their X-ray luminosity function and confirm the presence of a powerlaw break at a luminosity of 10^40 erg/s for spiral galaxies, tentatively proposed in previous studies. HLX candidates are inspected and cross-correlated with optical sources with redshift to remove possible contaminants. The resulting 191 HLX candidates are statistically compared to ULXs, showing tentative differences perhaps due to a different accretor mass range. Likewise, 91 active dwarf galaxy candidates are identified, where half of them appear to have an off-centre nucleus. I analyse the active fraction of dwarf galaxies in different bins of galaxy mass and limiting luminosity, and I estimate the intrinsic fraction harbouring a black hole. Assuming that these AGN and HLX candidates are indeed black holes, their black hole mass distribution suggests a large fraction of IMBHs. I analyse how this mass compares with galaxy mass. Differences are observed between the two types of candidates and interpreted in terms of IMBH formation mechanisms.; Les trous noirs supermassifs (TNS, 10^5-10^10 M_odot) sont observés au centre de nombreuses galaxies massives. Pourtant, leur mécanisme de formation reste incertain. Une croissance rapide est nécessaire pour expliquer certains noyaux actifs de galaxies (AGN) vus à haut redshift, comme une accrétion rapide (au-delà de la limite d'Eddington) sur des trous noirs de masse intermédiaire (TNI, 10^2-10^5 M_odot), ou la fusion de ces trous noirs. Une partie de ces TNI pourrait avoir eu une faible croissance et se retrouver encore dans l'Univers local, par exemple sous forme de galaxies naines actives. Cependant, à ce jour, les preuves de l'existence de ces TNIs restent rares. À l'inverse, les trous noirs de masse stellaire sont présents dans la Voie lactée et les galaxies proches. Ils sont souvent détectés dans des binaires X (XRB), composées d'un objet compact - étoile à neutrons ou trou noir - qui accrète d'une étoile compagnon. Les sources X ultralumineuses (ULX), qui sont peut-être une version lumineuse des XRBs, seraient alimentées par l'accrétion super-Eddington sur des objets compacts de masse stellaire, mais le plus souvent sa nature et le mécanisme exact sont inconnus. Certaines sources X hyperlumineuse (HLX, défini comme un ULX ayant L_X>10^41 erg/s) pourraient être des bons candidats pour des TNIs. L'émission de rayons X étant une signature importante des systèmes accrétants, les relevés en rayons X sont l'endroit idéal pour trouver de nouveaux trous noirs. Les observatoires modernes en rayons X Swift, XMM-Newton et Chandra ont détecté environ un million de sources ponctuelles qui n'ont pas encore été identifiées. Avec ces télescopes et ceux à venir, une classification automatisée des sources de rayons X devient indispensable. Elle pourrait notamment réduire la part de contaminants qui sont souvent un frein dans l'étude des échantillons d'ULXs, HLXs et galaxies naines actives. Dans cette thèse, je développe une classification automatisée et probabiliste des sources de rayons X. Les catalogues Swift-XRT, XMM-Newton et Chandra sont corrélés entre eux et avec des catalogues optiques et infrarouges, ainsi que le recensement complet de galaxies GLADE. A partir de ces propriétés spatiales, spectrales, photométriques et temporelles, la classification identifie entre autres des populations d'AGN, d'étoiles et de XRBs, et peut être optimisée pour une classe d'intérêt. Les AGN et les étoiles sont classifiés avec précision, mais les autres classes ont de petits échantillons d'entraînement limitant la classification. Une expérience de science participative (CLAXSON) est proposée pour les augmenter. La classification est ensuite appliquée aux sources recouvrant les galaxies GLADE. 1901 candidats ULX sont identifiés, probablement l'échantillon le plus grand et propre de la littérature actuelle. Leurs distributions spatiale, spectrale et dans différents environnements sont étudiées. J'analyse leur fonction de luminosité et confirme la présence d'une cassure de la loi de puissance à L_X~10^40 erg/s pour les galaxies spirales. Les candidats HLX sont inspectés et de nombreux contaminants éliminés grâce à leur redshift. Les 191 candidats HLX restants sont comparés aux ULXs, montrant de légères différences peut-être dues à une gamme de masse d'accréteur différente. J'obtiens enfin 91 candidats galaxies naines actives. J'analyse la fraction active des galaxies dans différents intervalles de masse de galaxie et de luminosité limite, puis j'estime la fraction intrinsèque abritant un trou noir. En supposant que ces candidats AGN et HLX sont effectivement des trous noirs, leur distribution de masse de trou noir révèle une grande fraction de TNIs. J'analyse comment cette masse se compare à la masse de la galaxie. Des différences sont observées entre ces deux types de candidats et interprétées en termes de mécanismes de formation des TNIs. |
