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Quasars : Hubble voit double dans le jeune univers

Crédits : NASA, ESA et J. Olmsted (STScI)

En remontant dix milliards d’années dans le passé de l’univers, Hubble est tombé sur deux paires de quasars très proches les uns des autres. Les astronomes évoquent deux aiguilles dans une meule de foin cosmique.

Un quasar est une galaxie très énergétique avec en son centre un trou noir supermassif très vorace. L’objet, qui ingère énormément de matière, émet alors une quantité folle d’énergie sous forme de rayonnement électromagnétique et apparaît de fait très brillant. Les quasars se présentent ainsi comme les objets les plus brillants de l’univers.

Parfois, il arrive que deux de ces ogres cosmiques se rencontrent au cours d’une fusion de galaxies, formant ainsi un “double-quasars”. Ces fusions galactiques ayant été plus fréquentes il y a plusieurs milliards d’années, les chercheurs pointent leurs télescopes aussi loin pour tenter de les appréhender. Néanmoins, ce n’est pas une mince affaire.

Nous estimons que dans l’univers lointain, il y a un double-quasars pour mille quasars“, précise en effet Yue Shen, de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign. “Trouver ces doubles quasars, c’est comme tomber sur une aiguille dans une botte de foin“.

Deux anciennes paires de quasars détectées

Et justement, une équipe est récemment tombée sur l’une de ces aiguilles… puis sur une seconde. En réalité, c’est Hubble qui les a repérées, à plus de 10 milliards d’années-lumière. Au sol, ces deux paires de quasars apparaissaient comme deux simples points de lumière.

Jusqu’à présent, les astronomes avaient déjà identifié une centaine de ces objets doubles dans des galaxies en fusion. Cependant, aucun d’entre eux n’est aussi ancien que ces deux nouvelles découvertes.

Cette étude, dont les résultats sont publiés dans la revue Nature Astronomy, permettra aux chercheurs de mieux appréhender les collisions entre galaxies et la fusion de leurs trous noirs dans l’univers primitif.

C’est le premier échantillon de doubles-quasars évoluant à l’époque de pointe de la formation de galaxies sur lequel nous pouvons nous appuyer pour sonder la façon dont les trous noirs supermassifs se réunissent pour former des binaires“, a déclaré Nadia Zakamska, de l’Université Johns Hopkins à Baltimore, Maryland.

À leur tour, ces fusions façonnent la structure des galaxies. Alors que deux galaxies proches commencent à se déformer par gravitation, leur interaction canalise la matière dans leurs trous noirs respectifs, enflammant ensuite leurs quasars.

Au fil du temps, le rayonnement de ces “ampoules” géantes propulse de puissants vents qui balaient le gaz environnant. Privées de matière, la formation d’étoiles cesse et les galaxies évoluent en galaxies elliptiques.

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Les deux paires de quasars identifiées au cœur de galaxies en fusion. Crédits : NASA, ESA, H. Hwang et N. Zakamska, et Y. Shen

Bien que les astronomes soient convaincus de ces résultats, il est tout de même d’après eux possible que ces instantanés de Hubble soient en réalité des images doubles de mêmes quasars.

Si tel est le cas, elles seraient l’oeuvre de lentilles gravitationnelles. Pour rappel, ces phénomènes se produisent lorsque la gravité d’une galaxie massive de premier plan divise et amplifie la lumière un objet situé en arrière-plan (ici des quasars) en deux images miroirs.

Cependant, les chercheurs pensent que ce scénario est hautement improbable, car Hubble n’a détecté aucune galaxie de premier plan à proximité des deux paires de quasars.