Découverte d'un trou noir hypermassif à 12,7 milliards d'années-lumière

Les quasars, dont le nom provient de l'acronyme QUAsi Stellar Astronomical Radiosource, sont des astres d'apparence stellaire et de très forte luminositéluminosité, qui se caractérisent par un redshiftredshift élevé traduisant une vitesse d'éloignement importante. Il s'agit cependant d'astres très différents des étoiles, et leur spectre présente des raies d'émissionémission correspondant à une forte excitation, celles-ci étant très décalées vers le rouge. Ce décalage est tellement important que les radiations émises dans l'ultravioletultraviolet sont observées dans les longueurs d'ondelongueurs d'onde du visible. En fait, 80% des quasars présentent un redshift de 0,8, ce qui s'interprète de manière cohérente par la vitesse d'expansion de l'UniversUnivers.

La meilleure hypothèse expliquant leur exceptionnelle luminosité est la présence, en leur sein, d'un trou noirtrou noir extrêmement massif en rotation rapide, aspirant en continu des étoiles qui se trouvent ainsi absorbées, disloquées et vont ainsi grossir sans arrêt la massemasse de l'ensemble.

Mais ces monstres galactiques sont rares, et les astronomesastronomes doivent ratisser un large secteur du ciel pour les découvrir. Dans ce but, Goto a utilisé une base de donnéesbase de données du Sloan DigitalDigital Sky Survey (SDSS), à la recherche d'objets présentant des caractéristiques d'émission dans le visible correspondant à des quasars situés à une distance de 12,7 milliards d'années-lumièreannées-lumière, ceci sur une superficie équivalente à environ un sixième de la voûte céleste.

Sur environ 180 millions d'objets remplissant ce secteur, Goto en a d'abord sélectionné 300. Un examen complémentaire dans l'infrarougeinfrarouge au moyen de l'ApacheApache Point Telescope (Nouveau-Mexique) et de l'United Infrared Telescope du Mauna Kea (Hawaii) a permis à Goto d'éliminer les étoiles de notre propre galaxiegalaxie présentant une coloration voisine à celle d'un quasar distant, réduisant le nombre de candidats à 26. Utilisant ensuite la caméra et spectrographespectrographe infrarouge à objets faibles (FOCAS) du télescopetélescope Subaru, Goto a enfin trouvé ce qu'il recherchait : un quasar éloigné de12.7 milliards d'années-lumière.

Ce quasar nouvellement découvert puise son énergieénergie dans un trou noir qui est probablement 2 milliards de fois plus massif que notre SoleilSoleil. Jusqu'ici, les chercheurs n'ont encore pu proposer une théorie expliquant la formation d'un objet de cette catégorie seulement un milliard d'années après la naissance de l'Univers.

En outre, le spectre du quasar prouve qu'une grande partie de l'hydrogènehydrogène intergalactique situé entre la source et la Terre est ionisé. Ceci suggère que "quelque chose" a converti l'hydrogène neutre en hydrogène ionisé, et cela avant que l'Univers ait atteint l'âge d'un milliard d'années. Un phénomène encore inexpliqué, connu sous l'appellation de "réionisationréionisation de l'Univers".

L'hypothèse la plus prometteuse à ce jour à l'énigme de la réionisation se base sur l'action du rayonnement ultraviolet, produit par certaines étoiles et par les trous noirs massifs. Cependant, ce phénomène reste à étudier dans l'intervalle du premier milliard d'années d'existence de l'Univers, ce qui constitue un réel défi. Les quasars représentent des objets d'étude idéaux pour détecter les phénomènes qui entourent cette réionisation, car la lumière qui nous parvient de la plupart d'entre eux a été émise durant cette période. Il en est de même pour les sursautssursauts gamma, tout aussi éloignés et lumineux, mais leur nature même et leur imprévisibilité en rendent l'observation plus hasardeuse.