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Nouveau record de distance pour un trou noir supermassif

ActualitéClassé sous :Astronomie , trou noir , Quasar

Galaxies et trous noirs supermassifs croissent-ils de pair, en particulier au début de leur histoire ? L'observation du plus lointain trou noir supermassif grâce au télescope Subaru devrait nous aider à le savoir.

Une image en fausses couleurs de l'objet QSO (CFHQSJ2329-0301). Au centre en jaune se trouve l'émission liée au quasar et en rouge autour celle des étoiles de la galaxie hôte. Crédit : Tomotsugu Goto, University of Hawaii

La théorie du Big Bang, sous réserve que l'on entende bien par là, comme tous les astrophysiciens et cosmologistes compétents, la théorie affirmant qu'il y a 13,7 milliards d'années l'ensemble de l'univers observable était beaucoup plus chaud, plus dense et moins organisé que celui d'aujourd'hui, a désormais la solidité du roc.

Ce qui ne veut pas dire que la théorie est complète et parfaite, loin de là. Il reste en particulier à bien comprendre comment les galaxies et les amas de galaxies se sont formés et ont évolué pour donner les structures à grandes échelles que nous connaissons.

Nous savons que la matière noire et l'énergie noire ont eu et ont toujours un rôle important dans l'apparition des grandes structures et des galaxies. Les simulations numériques, comme celle du Millénaire ou encore plus récemment celle de Mare Nostrum, parviennent d'ailleurs à retrouver plusieurs des caractéristiques de l'univers observable. Malgré tout, on comprend mal comment les premières galaxies ont pu se développer très vite et donner dès le premier milliard d'années de grandes galaxies de la taille de la Voie lactée.

Une autre zone d'ombre est celle des trous noirs supermassifs comportant entre un million et quelques milliards de masses solaires. Il existe une relation spécifique entre la masse d'un tel trou noir et la taille de la galaxie qui le contient. Cela suggère depuis longtemps aux astrophysiciens que les deux co-évoluent, mais comment exactement ?

Un trou noir géant dans un univers si jeune...

L'une des théories veut que ces trous noirs se forment par fusion de trous noirs géants de masse intermédiaire à l'occasion de collisions et de fusions entre des galaxies. Un moyen de le savoir est bien sûr d'étudier des galaxies dans un passé de plus en plus reculé et d'observer les trous noirs géants qu'elles contiennent. Ces derniers ayant accumulé beaucoup de gaz il y a des milliards d'années, on doit s'attendre en fait à trouver des quasars.

L'équipe d'astronomes travaillant autour de Tomotsugu Goto vient tout récemment de découvrir le plus lointain trou noir supermassif connu à ce jour. Les résultats ont été publiés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Cet objet est quelque peu surprenant car bien que situé à 12,8 milliards d'années-lumière il possédait déjà, à peine, donc, après le premier milliard d'années d'existence de l'univers observable, une masse de un milliard de masses solaires ! Bien évidemment, il se trouve dans une grande galaxie.

Pour réaliser cette observation, les chercheurs ont équipé le télescope japonais Subaru au sommet du Mauna Kea à Hawaï d'une nouvelle caméra CCD à la sensibilité accrue dans le domaine de l'infrarouge. En modélisant l'aspect des émissions d'un trou noir géant de ce type, les astronomes ont pu aussi soustraire les 60% d'émission lumineuse liés à la matière autour du trou noir pour ne plus laisser que les 40% dus à la galaxie elle-même.

Ce n'est pas la première fois que l'on découvre de tels monstres dans un Univers en formation jeune et ce type d'observation devrait contribuer à percer le secret de la co-évolution trous noirs-galaxies et des mécanismes d'apparition si rapides des galaxies géantes.

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