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83 trous noirs supermassifs découverts dans l’Univers primitif

Credit: Illustration artistique d'un trou noir - Petrovich9 / istock

Une équipe d’astronomes annonce avoir détecté les présences de 83 trous noirs supermassifs, évoluant à l’aube de l’Univers. Moins d’un milliard d’années après le Big Bang. Les détails de l’étude sont publiés dans The Astrophysical Journal.

L’origine des trous noirs

Nous savons que la quasi totalité des grandes galaxies connues abrite en leur cœur un trou noir supermassif. Malgré tout, en dépit du fait que nous avons conscience de leur existence, de nombreuses questions concernant ces ogres cosmiques sont encore sans réponses. L’une d’elles est la suivante : quand sont-ils apparus pour la première fois ? Pour tenter de le comprendre, les astronomes s’appuient sur des instruments de plus en plus puissants permettant de sonder plus profondément dans l’Univers.

Il y a quelques semaines, une équipe de l’Université de Princeton (États-Unis) s’est vue proposer les services de “Hyper Suprime-Cam” (HSC). L’instrument, ultra-sensible, est installé sur le télescope Subaru de l’Observatoire national d’astronomie du Japon, à Hawaii. Une campagne d’observation intensive – 300 nuits étalées sur cinq ans – a permis d’enregistrer les spectres de plusieurs dizaines de candidats. Des études de suivis ont ensuite été menées avec le télescope Subaru, le Gran Telescopio Canarias, sur l’île de La Palma aux Canaries, et le télescope sud Gemini au Chili.

83 objets à 13 milliards d’années-lumière

Grâce à des suivis, les astronomes expliquent avoir localisé au total 83 quasars, alimentés par des trous noirs supermassifs, et situés à environ 13 milliards d’années-lumière de la Terre. Autrement dit, à l’aube de l’Univers. « Il est remarquable que de tels objets denses et massifs aient pu se former si peu de temps après le Big Bang, explique Michael Strauss, principal auteur de l’étude. Comprendre comment les trous noirs peuvent se former dans l’Univers primitif et à quel point ils sont courants est un défi pour nos modèles cosmologiques ».

Car c’est bien la question. Les plus grands trous noirs de l’Univers pèsent en effet plusieurs milliards de masses solaires. Mais ces objets – du moins ceux que nous connaissons – ont eu du temps pour grossir, se nourrissant d’étoiles passées un peu trop près. Les premiers trous noirs supermassifs, en revanche, ont manqué de temps. Il y a 13 milliards d’années, l’Univers n’était âgé que de 800 millions d’années. Alors, comment ces anciens trous noirs ont-ils grossi aussi vite, en si peu de temps ?

trous noirs
L’un des quasars les plus lointains connus, alimenté par un trou noir supermassif situé à 13,05 milliards d’années-lumière de la Terre. Les autres objets dans le champ sont principalement des étoiles de notre Galaxie. Crédits : Observatoire astronomique national du Japon

Plus nombreux qu’on ne le pensait

À cette question sans réponse s’ajoute également une autre interrogation. Nous savions qu’il existait des trous noirs supermassifs aussi tôt dans l’Univers, mais très peu figuraient jusqu’alors dans notre carnet d’adresses. Or, avec ces 83 nouveaux quasars, les chercheurs ont découvert qu’il y avait environ un trou noir supermassif par année cubique giga-lumière. En d’autres termes, si vous divisiez l’Univers en cubes imaginaires dont un côté équivaut à un milliard d’années-lumière, chacun contiendrait un trou noir supermassif.

Cette découverte révèle à quel point les trous noirs supermassifs sont courants au début de l’histoire de l’Univers. Nous ne savons pas encore à quel moment ils sont apparus ni dans quelles conditions, mais prendre conscience de ces nouvelles données pourrait alors permettre aux astronomes de proposer différentes hypothèses capables de répondre prochainement à ces questions.

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