Le trou noir supermassif record est le plus ancien visible même aux rayons X

Hibou Gourou

Les astronomes ont récemment découvert le trou noir le plus éloigné jamais observé dans la longueur d’onde des rayons X, et il possède des propriétés inhabituelles qui pourraient aider à percer les mystères de la formation des plus grands trous noirs.

Au centre de la plupart des galaxies se trouve un trou noir supermassif , dont la masse est des centaines de milliers, voire des millions ou des milliards de fois la masse de notre soleil. On pense que ces énormes trous noirs sont liés à la manière dont les galaxies se forment, mais cette relation n'est pas claire – et la manière exacte dont les trous noirs supermassifs deviennent si massifs est également une question ouverte.

Le trou noir récemment découvert, dans la galaxie UHZ1 située à une distance incroyable de 13,2 milliards d'années-lumière, est jeune et sa masse est actuellement similaire à celle de la galaxie dans laquelle il réside. Il est visible grâce à l'effet de lentille gravitationnelle de l'amas de galaxies Abell 2744, illustré ci-dessous, qui a une masse si énorme qu'il plie l'espace-temps et agrandit la galaxie lointaine pour la rendre observable. Il a été localisé à l’aide du télescope spatial James Webb, puis observé à l’aide de l’observatoire à rayons X Chandra.

Les astronomes ont découvert le trou noir le plus éloigné jamais détecté en rayons X (dans une galaxie baptisée UHZ1) à l'aide des télescopes Chandra et Webb. L’émission de rayons X est une signature révélatrice d’un trou noir supermassif en pleine croissance. Ce résultat pourrait expliquer comment se sont formés certains des premiers trous noirs supermassifs de l’univers. Cette image composite montre l'amas de galaxies Abell 2744 derrière lequel se trouve UHZ1, dans les rayons X de Chandra (violet) et les données infrarouges de Webb (rouge, vert, bleu).
Les astronomes ont découvert le trou noir le plus éloigné jamais détecté par les rayons X, dans une galaxie baptisée UHZ1, à l'aide des télescopes Chandra et Webb. Cette image composite montre l'amas de galaxies Abell 2744 derrière lequel se trouve UHZ1, dans les rayons X de Chandra (violet) et les données infrarouges de Webb (rouge, vert, bleu). Crédits : Radiographie : NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán ; Infrarouge : NASA/ESA/CSA/STScI ; Traitement d'images : NASA/CXC/SAO/L. Frattare & K. Arcand

"Nous avions besoin de Webb pour trouver cette galaxie remarquablement lointaine et de Chandra pour trouver son trou noir supermassif", a déclaré l'auteur principal de la recherche, Akos Bogdan du Centre d'astrophysique | Harvard & Smithsonian, dans un communiqué . "Nous avons également profité d'une loupe cosmique qui a augmenté la quantité de lumière que nous avons détectée."

Ce trou noir semble être né massif, ce qui lui a permis d’atteindre une masse importante même à un jeune âge. « Il existe des limites physiques à la rapidité avec laquelle les trous noirs peuvent se développer une fois formés, mais ceux qui naissent plus massifs ont une longueur d'avance. C'est comme planter un jeune arbre, qui prend moins de temps pour devenir un arbre de taille réelle que si vous commenciez avec seulement une graine », a expliqué un autre chercheur, Andy Goulding de l'Université de Princeton.

Le trou noir est situé dans une poche de gaz surchauffé qui émet des rayons X, ce qui suggère qu'il pourrait s'être formé à la suite de l'effondrement d'un nuage de gaz. "Nous pensons qu'il s'agit de la première détection d'un 'trou noir démesuré' et de la meilleure preuve jusqu'à présent obtenue que certains trous noirs se forment à partir d'énormes nuages ​​de gaz", a déclaré Priyamvada Natarajan, chercheur à l'Université de Yale. "Pour la première fois, nous assistons à une brève étape au cours de laquelle un trou noir supermassif pèse à peu près autant que les étoiles de sa galaxie, avant de prendre du retard."

La recherche est publiée dans la revue Nature Astronomy , et d'autres résultats sont publiés dans Astrophysical Journal Letters .