La découverte d’un quasar laisse entrevoir l’évolution d’un trou noir supermassif

Des chercheurs ont découvert de la poussière spatiale compactée qui pourrait résoudre le mystère de la formation des trous noirs supermassifs (SMBH). Un SMBH est un trou noir (BH) au moins cent millions (un avec huit zéros après lui !) fois plus massif que notre propre Soleil et qui se trouve au centre des galaxies partout dans l’univers.

Comme les trous noirs sont difficiles à voir (d’où leur nom), les astronomes recherchent des indicateurs. Lorsque des « disques d’accrétion » remplis de particules à grande vitesse de poussière, de gaz et d’autres matières se forment autour d’un trou noir, les particules du disque entrent en collision, émettant d’énormes quantités de lumière. L’objet émettant de la lumière est connu sous le nom de quasar. Donc, là où il y a des quasars assez gros, il y a un SMBH.

On peut imaginer qu’il faudrait beaucoup de temps pour rassembler le matériel nécessaire à la fabrication d’un SMBH, il est donc remarquable qu’ils aient été trouvés dès 700 à 800 millions d’années après le Big Bang à une époque connue sous le nom de ” Cosmic Dawn . »

L’auteur principal d’un article publié aujourd’hui, Seiji Fujimoto du Cosmic Dawn Center à Copenhague, au Danemark, a déclaré Cosmos que “les mécanismes de formation et d’évolution rapides de SMBH sont encore l’un des plus grands mystères de l’astronomie moderne”.

Les théoriciens prédisent que les SMBH subissent une phase précoce de croissance rapide. Les galaxies formant des étoiles à des milliers de fois le taux normal, connues sous le nom de «galaxies à éclats d’étoiles», et entourées de poussière créent un objet compact «rougi» par la présence de poussière, explique Fujimoto. Ce quasar rougi par la poussière “passe ensuite à un objet compact lumineux non obscurci en expulsant le gaz et la poussière environnants”.

L’équipe de Fujimoto a étudié un objet connu sous le nom de GNz7q, à 13 milliards d’années-lumière de la Terre. GNz7q a été identifié pour la première fois dans le Great Observatories Origins Deep Survey North. Bien que certaines de ses caractéristiques ressemblent à celles d’un quasar, il n’est pas aussi lumineux qu’un quasar. Cela suggère qu’il pourrait plutôt s’agir d’un objet formant des étoiles au rythme observé dans les galaxies à éclats d’étoiles.

Cependant, en utilisant les données collectées via l’interféromètre radio Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) en France, les chercheurs ont trouvé un voile poussiéreux sur GNz7q. Les données NOEMA suggèrent que GNz7q est un quasar rougi par la poussière exactement comme décrit dans les modèles théoriques d’évolution SMBH.

“Les propriétés d’observation multi-longueurs d’onde sont en excellent accord avec les prédictions des simulations théoriques et suggèrent que GNz7q est le premier exemple des BH en phase de transition et à croissance rapide au cœur poussiéreux d’étoiles, un antécédent du SMBH à une époque ultérieure”, dit Fujimoto.

En fait, les découvertes des auteurs suggèrent que GNz7q en est aux premiers stades de cette transition.

Fujimoto explique: “Les explosions d’étoiles poussiéreuses et les quasars lumineux à cette époque de l’univers sont extrêmement rares, et ils s’excitent déjà eux-mêmes dans le contexte de la formation et de l’évolution de la matière noire, des galaxies et des trous noirs dans l’univers primitif.” Il ajoute que “GNz7q fournit une connexion directe” entre les explosions d’étoiles poussiéreuses et les quasars lumineux “et offre une nouvelle voie pour comprendre la croissance rapide des trous noirs supermassifs dans l’univers primitif”.

Les auteurs notent également que d’autres enquêtes produiront davantage d’observations d’objets présentant des caractéristiques similaires à celles de GNz7q.

Fujimoto dit que le lancement récent du télescope spatial James Webb permettra une meilleure compréhension des objets associés à la création de SMBH et de la physique sous-jacente. “Webb aura également le pouvoir de déterminer de manière décisive la fréquence réelle de ces trous noirs à croissance rapide”, dit-il, notant que cela ouvrira la voie à une nouvelle voie pour comprendre les mécanismes de formation et d’évolution rapides de SMBH à la première époque du univers ».



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