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Le VLT confirme l'énigme de l'allumage des quasars

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On le savait depuis l'année dernière grâce aux observations conjointes de Hubble et du satellite XMM-Newton de l'Esa. Ce ne sont pas les collisions entre galaxies qui sont responsables de l'immense majorité des allumages des quasars. Aujourd'hui, le VLT le confirme en remontant encore plus tôt dans l'histoire du cosmos observable.

Le VLT sous la voûte céleste. De gauche à droite, on voit les Grand et Petit Nuages de Magellan, deux galaxies irrégulières voisines de la Voie lactée. L'étoile brillante sur la partie supérieure gauche est Canopus, dans la constellation de la Carène. © ESO/José Francisco Salgado

On ne comprend pas très bien comment se sont formés les premiers trous noirs géants de l'univers. En revanche, on pensait savoir ce qui faisait d'eux des quasars : des collisions entre galaxies. Pourtant, comme on l'avait déjà expliqué dans un article précédent en début d'année, les observations dans le domaine des rayons X faites par le satellite XMM-Newton de l'Esa, jointes à celle de Hubble, ont fait l'effet d'une bombe dans la communauté des astrophysiciens en 2010.

Plongeant dans le passé de l'univers observable sur une durée de 8 milliards d'années, elles montraient que les noyaux actifs de galaxies, plus précisément ceux possédant un trou noir supermassif accrétant voracement de la matière et devenant ainsi un quasar, n'étaient généralement pas associés à des collisions de galaxies. Cette conclusion était tirée des observations du champ Cosmos, une région d'environ dix fois la surface de la Pleine Lune, dans la constellation du Sextant.

Le nombre de quasars était plus élevé dans le passé de l'Univers, précisément quand celui-ci était plus dense et que les collisions entre galaxies étaient plus fréquentes. Il était logique de penser que c'est à l'occasion de ces collisions que d'importantes quantités de gaz frais tombaient en direction du trou noir central d'une galaxie, alimentant le moteur magnétohydrodynamique constitué par un trou noir en rotation accrétant de la matière.

Cosmos sous l'œil du VLT

En remontant encore plus dans le passé, alors que le taux de collisions devait être encore plus important, c'est-à-dire jusqu'à il y a 11 milliards d'années, soit moins de 4 milliards d'années après le Big Bang, les observations du VLT (toujours dans le champ Cosmos) montrent aujourd'hui que l'énigme de l'allumage des quasars persiste est qu'elle est encore plus troublante.


Une vidéo extraite du site Du Big Bang au Vivant avec des commentaires de Jean-Pierre Luminet et Hubert Reeves. © Groupe ECP, www.dubigbangauvivant.com/Youtube

Dressant une carte montrant près de 600 quasars détectés par leur émissions en rayons X et dont les distances ont été déterminées grâce au VLT au bout de cinq ans de travail, les astrophysiciens ont non seulement constaté qu'il n'y avait pas vraiment de corrélation entre l'allumage des quasars et des collisions de galaxies mais ils ont aussi découvert que les noyaux actifs se trouvent principalement dans les grandes galaxies massives, avec beaucoup de matière noire. En outre, la plupart des noyaux actifs se trouvent plutôt dans des galaxies de masses environ 20 fois plus grandes que celles prédites par la théorie de fusion des galaxies.

Selon Viola Allevato, l'un des auteurs principaux d'un article déposé sur Arxiv, donné en lien ci-dessous, et exposant les détails de la découverte, il y aurait tout de même des explications probables pour l'allumage des quasars : « ces nouveaux résultats nous donnent un nouvel aperçu de la manière dont les trous noirs supermassifs commencent leur repas. Ils indiquent que les trous noirs sont généralement alimentés par des processus au sein de la galaxie elle-même, tels que les instabilités de disque et les régions à flambées d'étoiles, par opposition à des collisions de galaxies ».

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