Vue d'artiste de GNz7q (ESA/Hubble, N. Bartmann) Un objet « chaînon manquant » unique en son genre détecté dans l'univers primitif pourrait résoudre le mystère du plus ancien supermassif trous noirs dans l'existence, disent les scientifiques.
La découverte de GNz7q, un trou noir datant d'à peine 750 millions d'années après la Big Bang , s'aligne sur les prédictions théoriques de ce à quoi pourrait ressembler un 'ancêtre' des trous noirs supermassifs - et même si c'est quelque chose que nous n'avons jamais vu auparavant, il pourrait y en avoir beaucoup d'autres.
'Il est peu probable que la découverte de GNz7q … n'ait été qu'une' chance stupide '', dit l'astronome Gabriel Brammer de l'Université de Copenhague au Danemark.
'La prévalence de ces sources peut en fait être nettement plus élevée qu'on ne le pensait auparavant.'
(NASA et al., légende complète et crédit ci-dessous)
Ci-dessus : GNz7q, le point rouge au centre de l'encart, dans le champ Hubble GOODS-North. (NASA, ESA, Garth Illingworth [UC Santa Cruz], Pascal Oesch [UC Santa Cruz, Yale], Rychard Bouwens [LEI], I. Labbe [LEI], Cosmic Dawn Center/Niels Bohr Institute/Université de Copenhague, Danemark)
La période dont date GNz7q est connue sous le nom de Aube cosmique – l'époque allant d'environ 50 millions d'années après le Big Bang à environ 1 milliard d'années, lorsque les premiers objets célestes se formaient, y compris les bébés étoiles et les galaxies naissantes.
À un moment donné de ces phases naissantes de l'évolution de l'Univers, des trous noirs supermassifs sont également apparus. Mais quand et comment restent des questions ouvertes en astrophysique.
L'année dernière, les scientifiques ont annoncé la découverte de J0313-1806,le quasar le plus éloigné enregistréà plus de 13 milliards d'années-lumière de la Terre, ce qui signifie le plus ancien trou noir supermassif jamais découvert.
Mais d'où vient quelque chose comme J0313–1806 ? Ou plutôt, quels types d'objets étaient les précurseurs évolutifs des trous noirs supermassifs dans les premières étendues de l'Univers ?
Théoriquement parlant, les scientifiques ont des idées.
'Les simulations indiquent une séquence évolutive de quasars rougis par la poussière émergeant d'éclats d'étoiles fortement obscurcis par la poussière qui se transforment ensuite en quasars lumineux non obscurcis en expulsant du gaz et de la poussière', des chercheurs expliquer dans une nouvelle étude , dirigé par le premier auteur et astronome Seiji Fujimoto, également de l'Université de Copenhague.
'Bien que la dernière phase ait été identifiée jusqu'à un décalage vers le rouge de 7,6 [en référence à J0313–1806], aucun quasar en transition n'a été trouvé.'
Jusqu'à présent, c'est. Fujimoto, Brammer et leurs collègues ont identifié GNz7q dans une analyse des données d'observation d'archives capturées par le télescope spatial Hubble. L'objet semble être l'ancêtre insaisissable que les scientifiques ont tenté de retrouver.
Étonnamment, ce trou noir « chaînon manquant » a été trouvé dans une région du ciel nocturne largement étudiée – dans le cadre de la Enquête approfondie sur les origines des grands observatoires (GOODS) - mais ce n'est que maintenant qu'une analyse spectrale a identifié ce que la luminosité de GNz7q représente probablement.
'Notre analyse suggère que GNz7q est le premier exemple d'un trou noir à croissance rapide dans le noyau poussiéreux d'une galaxie en étoile à une époque proche du premier trou noir supermassif connu dans l'Univers', Fujimoto dit .
'Les propriétés de l'objet à travers le spectre électromagnétique sont en excellent accord avec les prédictions des simulations théoriques.'
Selon les chercheurs, la galaxie hôte de GNz7q est incroyablement active, formant environ 1 600 masses solaires d'étoiles par an – ou du moins c'était il y a environ 13 milliards d'années, lorsque cette lumière ancienne a été émise.
La signature de l'émission lumineuse de GNz7q correspond au profil de transition du trou noir en raison de sa luminosité dans les longueurs d'onde ultraviolettes (représentant l'émission de la partie externe du disque d'accrétion du trou noir ) coïncidant avec une absence d'émission de rayons X (qui serait générée au cœur du disque, mais enveloppée par les conditions poussiéreuses continues de la première galaxie d'étoiles à partir de laquelle GNz7q a évolué).
Comme l'expliquent les chercheurs, ces caractéristiques correspondent parfaitement à un trou noir destiné à des choses supermassives.
«Ses propriétés sont en excellent accord avec la phase de transition du paradigme évolutif des trous noirs supermassifs», l'équipe explique dans leur article . 'Un quasar à faible luminosité, obscurci par la poussière, émergeant dans un hôte qui éclate vigoureusement.'
En d'autres termes, c'est ce à quoi nous avions prédit qu'un précurseur de trou noir supermassif ressemblerait il y a environ 13 milliards d'années, une fois que sa lumière nous aurait finalement atteint, après avoir parcouru quelque 13 milliards d'années-lumière pour faire le voyage.
En raison du phénomène d'expansion de l'Univers, GNz7q - quelle que soit la forme ultime et supermassive qu'il prend maintenant - serait environ deux fois plus loin de nous aujourd'hui , à une distance d'environ 25 milliards d'années-lumière.
On doit se demander, à quel point brille-t-il maintenant?
Les découvertes sont rapportées dans La nature .