Des trous noirs supermassifs cachés révèlent leurs secrets grâce à des signaux radio

L’équipe d’astronomes internationaux, dirigée par l’Université de Newcastle et l’Université de Durham, au Royaume-Uni, a utilisé de nouvelles données de l’instrument spectroscopique de l’énergie noire (DESI), qui mène une étude de cinq ans sur la structure à grande échelle de l’univers qui comprendra des spectres optiques pour ~ 3 millions de quasars ; des galaxies extrêmement brillantes alimentées par des trous noirs supermassifs. Ils ont découvert que les quasars qui contenaient plus de poussière, et apparaissaient donc plus rouges, étaient plus susceptibles d’avoir des émissions radio plus fortes que les quasars qui contenaient très peu ou pas de poussière, apparaissant très bleus.

Presque toutes les galaxies connues contiennent un trou noir supermassif, c’est-à-dire des trous noirs dont la masse est de plusieurs millions à plusieurs milliards de celle de notre Soleil, en son centre, y compris notre propre Voie lactée. Dans certaines galaxies, il y a beaucoup de matière au centre, qui alimente et fait croître ce trou noir supermassif, le rendant très énergétique et « actif ». Les types les plus puissants de ces galaxies actives sont appelés « quasars », qui comptent parmi les objets les plus brillants de l’Univers. La plupart des quasars apparaissent très bleus, en raison du disque de matière brillant qui orbite et alimente le trou noir supermassif central qui est très brillant dans les longueurs d’onde optiques et ultraviolettes. Cependant, les astronomes ont découvert qu’une fraction importante de ces quasars apparaissent très rouges, même si la nature de ces objets n’est pas encore bien comprise.

Afin de comprendre la physique de ces quasars rouges, des mesures « spectroscopiques » sont nécessaires, qui peuvent être utilisées pour analyser la lumière des quasars à différentes longueurs d’onde. La « forme » du spectre du quasar peut indiquer la quantité de poussière présente autour de la région centrale. L’observation des émissions radio des quasars peut également vous renseigner sur l’énergétique du trou noir supermassif central ; qu’il s’agisse du lancement de puissants « vents » ou de « jets » qui pourraient façonner la galaxie environnante.

Cette nouvelle étude, dirigée par le Dr Victoria Fawcett de l’Université de Newcastle et auparavant de l’Université de Durham, utilise les observations spectroscopiques du DESI pour mesurer la quantité de poussière (rougeur) dans un échantillon d’environ 35 000 quasars et relier cela à l’émission radio observée. Ils constatent que DESI est capable d’observer des quasars rouges (poussiéreux) beaucoup plus extrêmes par rapport aux enquêtes spectroscopiques similaires/précédentes, telles que le Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Ils constatent également que les quasars plus rouges sont beaucoup plus susceptibles d’avoir de fortes émissions radio que les quasars bleus typiques.

Le Dr Fawcett déclare : « C’était vraiment passionnant de voir l’incroyable qualité des données DESI et de découvrir des milliers de ces quasars rouges, auparavant rares. J’ai l’impression que cette étude rassemble de nombreuses pièces du puzzle dans notre compréhension des quasars rouges et relie définitivement la poussière d’un quasar à son émission radio. Je pense que c’est jusqu’à présent la preuve la plus solide que les quasars rouges sont un élément clé dans la façon dont les galaxies évoluent.

Cette connexion radio rougissante est probablement due à de puissants écoulements de gaz chassés du trou noir supermassif, qui frappent la poussière environnante, provoquant des chocs et des émissions radio. Ces flux finiront par souffler toute la poussière et les gaz de la région centrale de la galaxie, révélant un quasar bleu et entraînant une émission radio plus faible. Ceci est cohérent avec l’idée émergente selon laquelle les quasars rouges constituent une phase plus jeune et « d’explosion » dans l’évolution des galaxies. Les quasars rouges pourraient donc être extrêmement importants pour comprendre l’évolution des galaxies au fil du temps.

Le Dr Fawcett poursuit : « Il reste encore de nombreuses questions sans réponse concernant les quasars rouges, par exemple si les vents des trous noirs ou les jets radio sont en fin de compte responsables de cette émission radio améliorée. Cependant, avec l’échantillon de quasars rouges DESI qui continue de croître au cours des prochaines années de ” Après l’enquête, je suis convaincu que nous sommes sur le point de comprendre pleinement la nature de ces quasars rouges. “