vendredi , 15 décembre 2017

Découverte d’un trou noir supermassif à 13,1 milliards d’années-lumières

Les chercheurs rapportent la découverte d’un trou noir supermassif (J1342+0928), un Quasar, à 13,1 milliards d’années-lumières, soit seulement 690 millions d’années après le Big Bang. C’est le Quasar le plus lointain jamais découvert, mais il possède une taille considérable avec une masse de 800 millions de fois à celle du soleil.


Découverte d’un trou noir supermassif à 13,1 milliards d’années-lumières
Crédit : Carnegie Institution for Science
Des trous noirs supermassifs se cachent au centre de nombreuses galaxies. Même si certains d’entre eux, comme le trou noir au centre de notre propre galaxie, sont assez calmes en grignotant occasionnellement quelques étoiles, d’autres se nourrissent avec voracité en consommant du gaz et des étoiles et en développant leur masse.

Un Quasar à 13,1 milliards d’années-lumières

Pour comprendre quand les trous noirs supermassifs sont apparus pour la première fois, les astronomes scrutent le ciel pour trouver des trous noirs (appelés quasars) provenant du passé lointain de l’Univers. La dernière découverte, réalisée par une équipe dirigée par Eduardo Bañados (Carnegie Observatories) et publiée aujourd’hui dans la revue Nature, est un record.1 J1342+0928 est le quasar le plus lointain dans l’univers.

Les chercheurs rapportent la découverte d'un trou noir supermassif (J1342+0928), un Quasar, à 13,1 milliards d'années-lumières, soit seulement 690 millions d'années après le Big Bang. C'est le Quasar le plus lointain jamais découvert, mais il possède une taille considérable avec une masse de 800 millions de fois à celle du soleil.

Crédit : Carnegie Institution for Science

Le nouveau quasar a été découvert à un décalage vers le rouge de 7,54 à une distance de 13,1 milliards d’années-lumières, soit juste 690 millions d’années après le Big Bang. L’Univers connaissait une évolution rapide à cette époque. Les premières galaxies apparaissaient et leur rayonnement énergétique avait commencé à ioniser le gaz intergalactique environnant en éclairant et en créant l’Univers ionisé que nous connaissons aujourd’hui. La découverte de ce nouveau quasar signifie qu’il est quasiment au bord de l’aube cosmique.

Un trou noir supermassif de 800 millions de fois la masse du soleil

Malgré son jeune âge, le quasar abrite un trou noir d’une taille de 800 millions de fois à la masse du Soleil. Pour le co-auteur Xiaohui Fan (Université de l’Arizona), il est étonnant de découvrir un trou noir si massif au début de l’histoire cosmique. Le nouveau quasar est lui-même l’une des premières galaxies et pourtant, il abrite déjà un trou noir gigantesque aussi massif que d’autres dans l’Univers actuel.

Les quasars comme J1342+0928 sont rares. L’étude, qui a révélé l’existence de J1342+0928 a cherché un dixième du ciel entier, ne donnant qu’un seul quasar à cette époque. Pour sélectionner ces sources rares parmi les millions de sources dans le ciel, l’équipe de recherche a utilisé une technique de sélection sophistiquée. Ils ont utilisé des données d’archives pour rechercher des sources lumineuses dans l’infrarouge (au-delà de 1 micron), mais non détectées dans la bande z (juste un micron).

Les chercheurs rapportent la découverte d'un trou noir supermassif (J1342+0928), un Quasar, à 13,1 milliards d'années-lumières, soit seulement 690 millions d'années après le Big Bang. C'est le Quasar le plus lointain jamais découvert, mais il possède une taille considérable avec une masse de 800 millions de fois à celle du soleil.

Credit: Jinyi Yang, University of Arizona; Reidar Hahn, Fermilab; M. Newhouse NOAO/AURA/NSF

Les données en bande z profonde, couvrant une large bande de ciel, étaient donc essentielles à l’étude. Heureusement, un tel ensemble de données est désormais disponible à partir du DECaL Legacy Survey (DECaLS) qui est réalisé avec la Dark Energy Camera sur le télescope Blanco 4-m de l’Observatoire Inter-Américain Cerro Tololo. L’équipe de recherche a également utilisé des ensembles de données infrarouges provenant du WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) et de l’United Kingdom Infrared Telescope Infrared Deep Sky Survey (UKIDSS). Les spectres avec le spectrographe dans le proche infrarouge du télescope Gemini North ont été utilisés pour mesurer la masse du trou noir.

Paradoxalement, la non-détection de cette source dans les données DECaLS est ce qui la rend si intéressante, car elle l’identifie comme un objet très éloigné selon David Schlegel (Lawrence Berkeley National Laboratory, l’autre co-responsable de l’analyse DECaLS.

Ce trou noir supermassif a bénéficié d’une jeunesse précoce

Les chercheurs spéculent que le nouveau quasar, aussi remarquable soit-il, est probablement juste une apparition précoce. S’il se trouve dans une partie plus dense que la moyenne de l’Univers, alors il pourrait se développer plus rapidement. On peut penser que malgré sa jeunesse précoce, J1342+0928 s’est stabilisé à un rythme plus lent en devenant un trou noir supermassif plus typique au centre d’une grande galaxie elliptique.

Sources

1.
An 800 million solar mass black hole in a significantly neutral Universe at a redshift of 7.5. Nature. http://dx.doi.org/10.1038/nature25180.
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A propos de Jacqueline Charpentier

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Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d’emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l’actualité scientifique et celle de la santé.

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