Les étoiles ne peuvent plus se cacher derrière la lumière pour alimenter les trous noirs supermassifs dans l’univers infantile.
Avec l’aide du télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont vu pour la première fois la lumière des étoiles de deux premières galaxies hébergeant des trous noirs supermassifs, ou quasars. Les découvertes pourraient éventuellement aider les scientifiques à mieux comprendre comment les trous noirs supermassifs atteignent rapidement des masses équivalentes à des millions ou des milliards de soleils et comment ils évoluent avec les galaxies qui les hébergent.
« Il y a 25 ans, nous étions surpris de pouvoir observer des galaxies hôtes il y a 3 milliards d’années, à l’aide de grands télescopes au sol », a déclaré Knud Jancke, membre de l’équipe et chercheur à l’Institut Max Planck pour l’astronomie. a-t-il déclaré dans un communiqué. « Le télescope spatial Hubble nous a permis d’explorer l’ère de pointe de la croissance des trous noirs il y a 10 milliards d’années. Et maintenant, nous avons le JWST disponible pour voir les galaxies où les premiers trous noirs supermassifs sont apparus. »
à propos de: Des monstres cosmiques cachés au cœur d’anciens amas d’étoiles ont été découverts par le télescope spatial James Webb
L’équipe a observé deux de ces galaxies dites actives, qui sont vues telles qu’elles étaient lorsque l’univers, vieux de 13,8 milliards d’années, avait moins d’un milliard d’années. Ils ont pu calculer à la fois la masse des galaxies et la masse des trous noirs supermassifs qui alimentent les quasars, désignés J2236 + 0032 et J2255 + 0251. La lumière de ces deux galaxies a mis 12,9 et 12,8 milliards d’années pour nous parvenir, et c’est ainsi que les astronomes l’ont vu 870 et 880 millions d’années plus tard, respectivement Big Bang.
Les observations ont révélé que la masse des galaxies est de 130 milliards 30 milliards de fois celle du Soleil, et que le monstre alimentant les trous noirs a des masses de 1,4 milliard de masses solaires pour J2236+0032 et 200 millions de masses solaires pour J2255+0251. que la masse de ces premières galaxies et de leurs trous noirs La centrale est liée de la même manière que celle observée dans les galaxies observées près de la Voie lactée, et est donc plus récente dans le temps.
Comment les trous noirs supermassifs grandissent-ils avec leurs galaxies ?
Les quasars sont parmi les objets les plus extrêmes de tout l’univers. Propulsés par des trous noirs supermassifs entourés de gaz et de poussière, certains s’accumulant dans le trou noir, d’autres explosant à des vitesses proches de la vitesse de la lumière, les quasars émettent tellement de lumière qu’ils peuvent souvent éclipser toutes les étoiles de la galaxie hôte combinées.
On pense que presque toutes les galaxies ont un trou noir supermassif en leur centre, mais toutes ces étoiles ne sont pas des quasars. Par exemple, le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, Sagittarius A* (Sgr A*), consomme si peu de matière qu’un humain mangeant un grain de riz tous les millions d’années. Ainsi, il ne s’alimente pas suffisamment pour alimenter le quasar.
Le premier quasar a été repéré en 1963, et depuis lors, les scientifiques ont découvert les processus à l’origine de leur émission massive de lumière. Dans les années 2000, on a découvert que les masses des galaxies et leurs trous noirs supermassifs sont interconnectés, la masse des étoiles d’une galaxie étant environ 1 000 fois supérieure à celle de son trou noir central.
La relation entre les masses des trous noirs supermassifs et leurs galaxies est vraie pour les galaxies avec des trous noirs supermassifs des millions de fois la masse du Soleil, et pour celles avec des trous noirs centraux des milliards de fois plus massifs que notre étoile.
La relation entre la masse des galaxies et la masse de leurs trous noirs supermassifs peut être liée au fait que les deux se développent à travers une série de fusions intergalactiques qui conduisent finalement les trous noirs au cœur de ces galaxies à entrer violemment en collision les uns avec les autres. créant un plus grand trou noir. Ainsi, après de nombreuses fusions, la masse de la galaxie sera environ la masse moyenne de la galaxie initiale multipliée par le nombre de galaxies avec lesquelles elle a fusionné, tandis que la masse du trou noir central sera environ la masse du trou noir initial multipliée par le même numéro. , ce qui conduit à une relation approximativement linéaire.
Une autre suggestion est que lorsqu’un trou noir supermassif se nourrit de suffisamment de matière pour devenir un quasar, le rayonnement qui explose rassemble la matière disponible à la fois pour le quasar et la formation de nouvelles étoiles. Ainsi, lorsqu’un quasar manque de nourriture et cesse de croître, la formation d’étoiles ralentit également dans cette galaxie.
Quelle que soit la raison de cette relation, les astronomes n’ont pas été en mesure de déterminer si les galaxies et leurs trous noirs supermassifs existaient dans le tout premier univers jusqu’à présent. En effet, si la luminosité des quasars permet de les étudier à des distances de plusieurs milliards d’années-lumière, elle rend également difficile l’observation de la faible lumière des étoiles provenant des galaxies hôtes des quasars.
Les télescopes au sol ont du mal à distinguer la lumière des quasars et la lumière des étoiles dans leurs galaxies en raison de l’influence de l’atmosphère terrestre. De sa position au-dessus de l’atmosphère, le télescope spatial Hubble a réussi à détecter la lumière de ces galaxies lorsqu’elles se trouvent à environ 10 milliards d’années-lumière. Mais pour ce faire dans des galaxies plus anciennes et plus lointaines, les astronomes ont dû attendre le télescope spatial le plus puissant jamais mis en orbite, JWST.
Les quasars J2236 + 0032 et J2255 + 0251 ont été observés à l’aide de l’instrument principal de JWST, la caméra infrarouge proche (NIRCam), pendant deux heures à deux longueurs d’onde différentes. L’équipe a pris ce spectre combiné de quasar et de lumière d’étoile pour les deux galaxies, puis a séparé la lumière du quasar pour voir la lumière des premières étoiles dans ces galaxies pour la première fois.
Remarquablement, les observations de J2236 + 0032 et J2255 + 0251 et de leurs galaxies à l’aide de JWST ont montré que la relation trou noir / amas de super galaxies existait même dans l’univers primitif. Actuellement, ces données ne suffisent pas à elles seules à révéler les origines de cette relation collective et la façon dont les trous noirs supermassifs atteignent des tailles aussi gigantesques, mais elles éclaireront les futures enquêtes.
Les résultats ne représentent qu’une partie des observations de JWST sur les quasars lointains, car le puissant télescope spatial surveille actuellement dix de ces objets de trou noir massifs et leurs galaxies. De plus, 11 heures supplémentaires de temps d’observation ont été accordées pour cette exploration spécifique de l’univers primordial.
La recherche a été publiée le 28 juin dans la revue Nature.
« Wannabe passionné de télévision. Passionné de culture pop certifié. Chercheur de Twitter. Étudiant amateur. »
More Stories
Parlons-en : les discussions en ligne stimulent les fonctions cérébrales des personnes âgées
Une découverte de météorite sans précédent remet en question les modèles astrophysiques
SpaceX a lancé une fusée Falcon 9 pour sa 20e mission record