Grâce au télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont découvert le premier vent puissant « de la taille d’une galaxie » soufflant d’un quasar supermassif alimenté par un trou noir. Des vents puissants repoussent les gaz et la poussière de sa galaxie à des vitesses incroyables, tuant les étoiles de sa galaxie hôte.
Ce quasar, appelé J1007+2115, est si éloigné qu’on estime qu’il s’est produit seulement 700 millions d’années après le Big Bang, alors que l’univers vieux de 13,8 milliards d’années n’avait qu’environ 5 % de son âge actuel. Bien que cela fasse de J1007+2115 le troisième quasar le plus ancien jamais observé, il s’agit du premier quasar jamais observé avec des vents forts de la taille d’une galaxie qui en proviennent.
Cependant, les émissions de ce quasar ne sont pas seulement remarquables en raison de leur antiquité. Le vent de J1007+2115 s’étend depuis le trou noir à sa source sur une distance stupéfiante de 7 500 années-lumière, l’équivalent d’environ 25 systèmes solaires alignés côte à côte. Les chercheurs ont déclaré que la matière qu’ils transforment chaque année équivaut à 300 soleils à des vitesses équivalentes à 6 000 fois la vitesse de la lumière.
« Il s’agit du troisième quasar le plus ancien et du troisième quasar le plus éloigné, alimenté par un trou noir supermassif en accumulation connu aujourd’hui », a déclaré Wei Zhi Liu, chef de l’équipe de découverte et chercheur à l’Université de l’Arizona, à Space.com. « À notre connaissance, ces vents provoqués par des quasars à l’échelle galactique sont actuellement les plus anciens vents connus. »
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Les vents provenant de ce trou noir central qui se nourrit pourraient être suffisamment forts pour « tuer » la galaxie hôte dans laquelle il pénètre à une vitesse 6 000 fois supérieure à celle du son, la privant ainsi du matériau nécessaire à la naissance de nouvelles étoiles.
Comment les trous noirs supermassifs génèrent-ils des vents ?
On pense que toutes les grandes galaxies contiennent en leur cœur un trou noir supermassif, dont la masse est comprise entre des millions et des milliards de fois celle du Soleil. Mais tous ces trous noirs n’alimentent pas les quasars, les sources de lumière les plus brillantes de l’univers.
En effet, certains trous noirs supermassifs ne sont pas entourés d’énormes quantités de gaz et de poussière dont ils pourraient se nourrir. Par exemple, le trou noir supermassif au cœur de notre galaxie, Sagittarius A* (Sgr A*), est calme et sombre.
D’autres trous noirs supermassifs sont entourés d’une richesse de matière tourbillonnant autour d’eux dans un nuage plat appelé disque d’accrétion qui les nourrit progressivement. L’influence gravitationnelle massive du trou noir central provoque une forte friction dans les disques d’accrétion, réchauffant le matériau et le faisant briller vivement.
Ces régions sont appelées noyaux galactiques actifs (AGN) et sont si brillantes qu’elles peuvent surpasser la lumière combinée de toutes les étoiles de la galaxie environnante. Vus de loin, ces régions sont appelées quasars.
Le puissant rayonnement des disques d’accrétion a également un autre effet : il éloigne les matériaux tels que les gaz et les poussières du voisinage des noyaux galactiques actifs. Ces vents de quasar peuvent également éloigner les gaz et les poussières de la galaxie plus large qui héberge le quasar.
Avec l’aide du télescope spatial James Webb, les chercheurs ont pu constater que la matière contenue dans les vents du quasar J1007+2115 se déplace à une vitesse incroyable de 4,7 millions de milles par heure (7,6 millions de kilomètres par heure). Comme vous pouvez l’imaginer, des vents aussi forts et d’une telle portée transportent une énorme quantité de matière. Liu a déclaré que les vents des quasars de J1007+2115 transportent chaque année des matériaux d’une masse équivalente à 300 soleils.
La galaxie contenant J1007+2115 est riche en gaz moléculaires denses et en poussières, éléments constitutifs des étoiles, comme le montre le télescope spatial James Webb. La galaxie forme des étoiles à raison de 80 à 250 masses solaires chaque année. Mais la lumière de cette galaxie nous parvient depuis 13,1 milliards d’années, ce qui signifie qu’elle serait probablement très différente aujourd’hui. En particulier, grâce à ces vents quasar, l’activité des sursauts d’étoiles n’a peut-être pas continué longtemps.
Souffler du gaz et de la poussière à travers les vents du quasar couperait également l’approvisionnement en nourriture du trou noir supermassif qui le dirige. Cela signifie que la croissance du trou noir supermassif, dont la masse est estimée à un milliard de soleils, pourrait également s’être arrêtée.
« Le vent chasse une grande quantité de gaz », a déclaré Liu. « Cela pourrait supprimer l’activité de formation d’étoiles dans la galaxie, qui a besoin de gaz pour former des étoiles, ainsi que la croissance du trou noir supermassif lui-même, qui a également besoin de gaz pour s’accumuler. »
Cela signifierait que cette première galaxie est maintenant une galaxie morte et ne se développe pas autant que le matériel de formation d’étoiles en a été purgé et que la naissance d’étoiles a été réduite.
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L’équipe n’a pas fini d’étudier les vents des quasars et d’étudier leurs effets sur leurs galaxies hôtes. Ils poursuivront leur quête, découvrant peut-être davantage ce qui existait moins d’un milliard d’années après le Big Bang.
« Nous visons maintenant à rechercher davantage de ces vents à l’échelle galactique entraînés par des quasars dans l’espace.
« Le tout premier univers et l’apprentissage de ses propriétés en tant qu’habitants », a conclu Liu.
Une prépublication des recherches de l’équipe est disponible dans le référentiel papier arXiv.
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