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Les astronomes tombent sur un quasar “monstrueux” dans l’univers primitif

Crédits : DESY, Science Communication Lab

Une équipe d’astronomes annonce avoir identifié la présence d’un quasar incroyablement massif très tôt dans l’Univers. Les détails de l’étude sont publiés dans The Astrophysical Journal Letters.

Un quasar est une galaxie très énergétique avec, en son centre, un noyau très actif. Ces noyaux sont dits “actifs” du fait de la présence d’un trou noir supermassif accrétant de la matière. L’objet émet alors énormément d’énergie sous forme de rayonnement électromagnétique (radio, IR, visible, UV, X), et apparaît donc très brillant. Les quasars, en quelque sorte, se présentent comme des versions lumineuses des trous noirs.

Ce que nous annoncent aujourd’hui des astronomes, c’est la découverte du quasar le plus massif jamais identifié dans l’univers primitif. Celui-ci, contenant un trou noir d’une masse équivalente à 1,5 milliard de soleils, a été observé tel qu’il évoluait il y a 13,02 milliards d’années. Soit environ 700 millions d’années seulement après le Big Bang.

Désigné officiellement sous le nom de J1007 + 2115, le quasar nouvellement découvert est l’un des deux seuls connus identifié durant la même période cosmologique. Repéré par les Observatoires du Mauna Kea, l’objet vient d’être baptisé Pōniuāʻena, en l’honneur de la culture hawaïenne. Ce qui signifie grossièrement “source de création tournoyante invisible, entourée de brillance”.

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Vue d’artiste d’un quasar. Crédits : Observatoire international des Gémeaux / NOIRLab / NSF / AURA / P. Marenfeld

Expliquer la présence d’objets aussi massifs et actifs

Les quasars sont les objets les plus énergétiques de l’Univers. Depuis leur découverte, les astronomes cherchent à déterminer à partir de quand ces objets ont pu apparaître en premier lieu. En outre, la question est également de savoir comment des trous noirs aussi massifs peuvent se matérialiser si tôt dans l’histoire cosmique.

En ce sens, cette nouvelle découverte répond partiellement à au moins l’une de ces questions. Il y a 13,02 milliards d’années, nous savons que ces objets étaient donc bel et bien présents. En revanche, on ignore encore comment de tels “monstres” ont pu se former en aussi peu de temps.

En effet, selon la théorie actuelle, après le Big Bang, les atomes étaient trop éloignés les uns des autres pour interagir et former des étoiles et des galaxies. La naissance de ces premiers objets s’est finalement produite à l’époque dite de la “réionisation”, soit environ 400 millions d’années plus tard.

Ainsi, pour les chercheurs, l’idée qu’un trou noir affichant de telles proportions puisse évoluer à partir d’un trou noir plus petit, lui même formé par l’effondrement d’une seule étoile, le tout en si peu de temps, est presque impossible. Du moins selon les modèles cosmologiques actuels.

L’une des pistes envisagées depuis quelques années pour expliquer la formation de ces objets suggère qu’ils naissent à partir d’imposants nuages de gaz qui s’effondrent sur eux-mêmes. Ces trous noirs, sautant finalement les étapes intermédiaires, seraient alors déjà massifs en premier lieu (au moins 100 000 masses solaires), avant de croître ensuite à un taux normal.

Concernant l’objet qui nous intéresse aujourd’hui, les chercheurs proposent qu’il se soit formé environ 100 millions d’années après le Big Bang. Il aurait ensuite évolué normalement, pour finalement devenir l’ogre cosmique qu’il était 600 millions d’années plus tard.

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