Dans un exploit scientifique, une équipe internationale de chercheurs a découvert le plus ancien trou noir jamais observé. Formé seulement 470 millions d'années après le Big Bang, ce trou noir cosmique est une véritable bête astrale, dévoilant des mystères de l'Univers naissant.
Cette image annotée fournie par la NASA le lundi 6 novembre 2023 montre une vue composite de données du Chandra X-ray Observatory et du télescope spatial James Webb, indiquant un trou noir en croissance juste 470 millions d'années après le Big Bang. C'est le plus ancien trou noir jamais découvert.
Crédit: NASA
Les résultats, publiés dans la revue
Nature Astronomy, confirment les théories selon lesquelles des trous noirs supermassifs existaient aux aurores de l'Univers. Les observations ont été réalisées grâce à une collaboration entre le télescope spatial James Webb de la NASA et l'Observatoire à Rayons X Chandra.
Âgé de 13,2 milliards d'années, compte tenu de l'âge de l'Univers de 13,7 milliards d'années, ce trou noir est étonnamment colossal. Sa masse est estimée entre 10% et 100% de celle de toutes les étoiles de sa galaxie, une proportion gigantesque comparée à celle des trous noirs de notre Voie Lactée et d'autres galaxies proches, généralement de l'ordre de 0,1%.
Sa taille impressionnante a surpris les scientifiques, comme l'exprime Priyamvada Natarajan, de l'Université Yale, participant à l'étude. Le trou noir semble déjà bien en place avec sa galaxie, très tôt dans l'histoire de l'Univers.
Selon les chercheurs, ce trou noir s'est formé à partir d'immenses nuages de gaz s'effondrant dans une galaxie voisine. La fusion de ces deux galaxies a donné naissance à ce monstre cosmique. Sa détection par Chandra via les rayons X confirme sans aucun doute qu'il s'agit d'un trou noir.
Ce trou noir est considéré comme un quasar, car il est en croissance active et le gaz qu'il engloutit brille intensément. Priyamvada Natarajan s'attend à ce que d'autres trous noirs anciens soient découverts, grâce à de nouvelles méthodes d'observation.
Les télescopes Webb et Chandra ont utilisé une technique appelée lentille gravitationnelle pour agrandir la région spatiale où se trouvent cette galaxie, UHZ1, et son trou noir. Ils ont utilisé la lumière d'un amas de galaxies plus proche, à seulement 3,2 milliards d'années-lumière de la Terre, pour magnifier UHZ1 et son trou noir, situés bien plus loin.
Lancé en 2021 à 1.6 million de kilomètres de la Terre, le télescope Webb est le plus grand et le plus puissant observatoire astronomique jamais envoyé dans l'espace ; il observe l'Univers en infrarouge. Chandra, plus ancien, a été lancé en 1999 et dispose d'une vision en rayons X.
Quasars: des objets extrêmes
Un quasar, ou "source de rayonnement quasi-stellaire", est un type extrêmement lumineux et puissant de trou noir supermassif situé au centre de certaines galaxies lointaines. Les quasars sont parmi les objets les plus brillants et énergétiques de l'Univers.
Le phénomène du quasar se produit lorsqu'un trou noir supermassif attire de la matière. Cette matière, souvent issue de gaz interstellaire ou d'étoiles déchirées, forme un disque d'accrétion autour du trou noir. Dans ce disque, la matière est chauffée à des températures extrêmement élevées, émettant une quantité considérable de lumière et de rayonnements, notamment en rayons X et en lumière visible.
Les quasars sont importants pour les astrophysiciens car ils servent de balises pour étudier l'Univers lointain. Leur luminosité exceptionnelle permet de les détecter même à des distances colossales, offrant ainsi un aperçu des premiers stades de l'évolution de l'Univers. En observant les quasars, les scientifiques peuvent également recueillir des informations sur la formation et la croissance des trous noirs supermassifs et sur les conditions régnant dans les galaxies à l'époque de la jeunesse de l'Univers.
En outre, les quasars jouent un rôle crucial dans l'étude de la cosmologie, notamment en ce qui concerne la mesure de la distribution de la matière dans l'Univers et l'étude de l'expansion cosmique.