Seulement 670 millions d’années après le Big Bang, le quasar J0313-1806 est né. C’est le trou noir le plus éloigné jamais découvert.

NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva

Un quasar a été découvert dans un coin sombre de l’espace à plus de 13,03 milliards d’années-lumière, et il contient un trou noir supermassif 1,6 milliard de fois plus massif que le soleil en son cœur.

Surnommé J0313-1806, le quasar, comme nous le voyons, date d’une époque où l’univers n’avait que 670 millions d’années, soit environ 5% de son âge actuel. À une telle distance, J0313-1806 devient le détenteur du record du premier trou noir, détrônant le champion précédent, J1342 + 0928, découvert en 2017 et datant d’environ 690 millions d’années.

La découverte, qui était annoncé lors de la 237e réunion de l’American Astronomical Society Le mardi aide à faire la lumière sur l’environnement dans l’univers antique. Mais, comme toute bonne histoire d’astrophysique, elle laisse aux chercheurs un certain nombre de questions déroutantes.

Les quasars sont des objets extrêmement lumineux, les plus brillants de l’univers. On les trouve au centre des galaxies, mais en leur centre même se trouve un trou noir supermassif, des millions à des milliards de fois plus massif que le soleil. La gravité intense entourant le trou noir capte le gaz et la poussière et déchire même potentiellement les étoiles, laissant une traînée de débris dans un disque environnant. Les débris se déplacent à une vitesse incroyable et expulsent des quantités extrêmes d’énergie, que les observateurs sur Terre peuvent voir à travers le spectre électromagnétique sous forme de lumière vive.

Et c’est brillant.

J0313-1806, par exemple, est 1000 fois plus lumineux que l’ensemble de la galaxie de la Voie lactée.

Les astronomes ont pu détecter le quasar à l’aide d’une poignée d’observatoires au sol, y compris l’Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) au Chili, le plus grand radiotélescope du monde et deux observatoires sur Mauna Kea à Hawaï. Les observations ont permis aux chercheurs de confirmer la distance avec une grande précision et d’examiner certaines des propriétés du trou noir supermassif au centre du quasar.

Leurs calculs placent la masse du trou noir à environ 1,6 milliard de fois celle du soleil. Mais cela pose un problème. Parce que le trou noir n’a que 670 millions d’années, les théories traditionnelles sur la croissance d’un trou noir ne peuvent pas expliquer sa taille en si peu de temps. Notre compréhension actuelle de la formation des trous noirs implique que les étoiles s’effondrent sur elles-mêmes, mais les chercheurs disent que cela ne pourrait pas expliquer pourquoi le trou noir à J0313-1806 est si grand.

«Pour que le trou noir atteigne la taille que nous voyons avec J0313-1806, il faudrait qu’il ait commencé avec un trou noir de semences d’au moins 10 000 masses solaires», a déclaré Xiaohui Fan, astronome à l’Université d’Arizona et co-auteur d’un prochain article. qui décrit la découverte. “Cela ne serait possible que dans le scénario d’effondrement direct.”

Ce scénario suppose qu’il ne s’agit pas d’un Etoile qui s’effondre dans un trou noir, mais à la place de grandes quantités d’hydrogène gazeux froid dans un nuage. La théorie de l’effondrement direct est un moyen d’expliquer pourquoi les astronomes trouvent des trous noirs aussi massifs dans l’univers primitif, mais ce n’est pas la seule découverte significative pour l’équipe.

En utilisant des données spectrales, l’équipe spécule également que le trou noir supermassif dévore l’équivalent de 25 soleils chaque année, ce qui signifie qu’il est toujours en croissance. “Ces quasars sont probablement encore en train de construire leurs trous noirs supermassifs”, a déclaré Fan.

Le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu le 31 octobre, pourrait aider les scientifiques à ouvrir une autre fenêtre sur l’univers primitif, révélant ce que ces bêtes supermassives sont devenues.

Le travail a été accepté pour publication dans Astrophysical Journal Letters.

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