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Détection d’un signal radio aux confins de l’univers

Crédits : ESO / M. Kornmesse

Une équipe d’astronomes annonce avoir capté le signal radio d’un quasar évoluant 780 millions d’années seulement après le Big Bang. C’est l’objet de ce type le plus éloigné jamais découvert à ce jour.

Un quasar est une galaxie très énergétique avec en son centre un trou noir supermassif ingérant beaucoup de matière. L’objet émet alors énormément d’énergie sous forme de rayonnement électromagnétique (radio, IR, visible, UV, X) et, de fait, apparaît très brillant. Les quasars se présentent ainsi comme des “versions lumineuses” des trous noirs. Ils sont parmi les objets les plus brillants de l’univers.

Ce que nous annoncent aujourd’hui des astronomes de l’Observatoire européen austral (Chili) et de l’Institut Max Planck d’Astronomie en Allemagne, c’est la découverte du quasar le plus éloigné connu à ce jour (et donc le plus ancien). Les détails de leur étude sont publiés dans The Astrophysical Journal.

Un monstre primitif

Cet objet a été repéré grâce aux télescopes Magellan de l’observatoire Las Campanas, au Chili. Les chercheurs ont observé la signature radio révélatrice laissée par de puissants jets de particules sortant du dessus et du dessous du trou noir.

Connu sous le nom de P172+18, les chercheurs l’ont en effet observé tel qu’il était alors que l’Univers n’avait que 780 millions d’années, soit environ 5% de son âge actuel. D’après les analyses, ce quasar hébergeait alors un trou noir supermassif dont la masse est équivalente à celle de plus de 300 millions de soleils.

Cette relique nous révèle des indices sur l’une des périodes les plus sombres de l’histoire : l’époque de la réionisation.

En ces temps, l’univers était obscurément voilé par un nuage essentiellement uniforme d’hydrogène gazeux. La lumière émise était alors très vite absorbée par le gaz à charge neutre. Finalement, la gravité a effondré ce gaz primordial pour former les premières étoiles et quasars qui ont commencé à chauffer et à ioniser les gaz environnants, permettant finalement à la lumière de passer à travers. “Et la lumière fût !” en quelque sorte.

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Illustration d’un quasar. Crédits : DESY, Science Communication Lab

Un mécanisme de formation encore mystérieux

Pour l’heure, on ignore encore comment ces trous noirs ont pu devenir aussi massifs si tôt dans l’univers.

Le processus de formation le plus communément accepté implique normalement l’effondrement d’une étoile massive à la fin de sa vie. En amassant de la matière, ces objets peuvent alors se transformer en trous noirs supermassifs. Or, pour obtenir de tels objets, le “facteur temps” est primordial.  Aussi, pour devenir aussi gros en aussi peu de temps, les quasars de l’univers primitif ont forcément acquis de la masse par d’autres moyens.

Une seconde option impliquerait éventuellement de grandes quantités d’hydrogène gazeux primordial et froid s’effondrant directement dans un trou noir. Étant donné que ce mécanisme ne nécessite pas d’étoiles comme “matière première”, c’est le seul qui permettrait à cet objet de croître autant en aussi peu de temps. Pour l’heure, la question reste cependant ouverte.

À noter également que la “frénésie alimentaire” de ce trou noir n’a peut-être pas duré très longtemps. En comparant leurs observations les plus récentes à celles d’une étude du ciel réalisée plus de deux décennies auparavant, les astronomes se sont en effet aperçus que le quasar avait perdu la moitié de sa luminosité. Autrement dit, au moment des observations, l’objet atteignait peut-être déjà les dernières étapes de sa vie.