Le trou noir le plus éloigné découvert par Chandra avec les télescopes Webb

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Deux puissants télescopes de la NASA ont découvert le trou noir le plus ancien et le plus éloigné jamais découvert.

Données de rayons X actifs capturées par le Chandra

La découverte est décrite dans une étude publiée lundi dans la revue Astronomie naturelleCela pourrait aider les astronomes à comprendre comment se forment certains trous noirs supermassifs de l’univers.

« 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 l’étude, Akos Bogdan, dans un communiqué. « Nous avons également profité d’une loupe cosmique qui a augmenté la quantité de lumière que nous avons détectée. » Bogdan est astrophysicien au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Massachusetts.

Il faisait référence à un effet appelé lentille gravitationnelle, qui se produit lorsque des objets plus proches – en l’occurrence un amas de galaxies – agissent comme une loupe pour les objets distants. La gravité déforme et amplifie essentiellement la lumière des galaxies lointaines en arrière-plan de tout ce qui zoome, ce qui permet d’observer des caractéristiques célestes autrement invisibles.

Les astronomes ont découvert un trou noir dans une galaxie appelée UHZ1. À première vue, la galaxie semblait être dans la même direction qu’un groupe de galaxies connu sous le nom d’Abell 2744, situé à environ 3,5 milliards d’années-lumière de la Terre. Mais les données collectées par le télescope Webb ont montré qu’UHZ1 est en réalité beaucoup plus éloigné et se situe en dehors de l’amas, à 13,2 milliards d’années-lumière de la Terre.

Une année-lumière, équivalente à 5,88 billions de milles, est la distance parcourue par un rayon de lumière en un an. Étant donné la distance entre la Terre et les objets depuis les premiers jours de l’univers, lorsque des télescopes comme Webb observent cette lumière, c’est comme regarder en arrière dans le passé.

L’équipe a utilisé l’observatoire Chandra pour détecter des gaz extrêmement chauds émettant des rayons X à l’intérieur d’UHZ1, signe clair d’un trou noir supermassif de plus en plus grand.

La découverte a été rendue possible grâce à l’amas de galaxies Abell, qui a intensifié la lumière de la galaxie UHZ1 et les rayons X du trou noir d’un facteur quatre.

Les astronomes pensent que cette découverte les aidera à mieux comprendre comment les trous noirs supermassifs sont apparus et ont atteint leur masse massive peu après le début de l’univers.

Les chercheurs veulent savoir si les corps célestes géants se sont formés lors de l’effondrement d’énormes nuages ​​de gaz, ou s’ils sont le résultat des explosions des premières étoiles massives.

« Il y a des limites physiques à la vitesse à laquelle les trous noirs peuvent se développer une fois formés, mais ceux qui naissent plus gros ont une longueur d’avance. C’est comme planter un jeune arbre, qui prend moins de temps pour devenir un arbre complet », a déclaré Andy Golding, un chercheur. astrophysicien à l’Université de Princeton dans le New Jersey. « La taille est plus grande que si vous commenciez avec juste une graine. »

Il est co-auteur de l’article Natural Astronomy et auteur principal d’un autre article sur la galaxie UHZ1 publié en septembre dans Lettres de journaux astrophysiques.

L’équipe, qui a publié ses conclusions dans la revue Nature Astronomy, a découvert que la masse du trou noir lointain est similaire à la masse totale de toutes les étoiles de la galaxie qui l’héberge. Les chercheurs ont déclaré que sa masse se situe entre 10 et 100 millions de soleils, en fonction de la luminosité et de l’énergie des rayons X qu’elle émet.

Normalement, la masse des trous noirs au centre des galaxies ne représente qu’environ 0,1 % de la masse des étoiles dans leur galaxie hôte.

Ce trou noir inhabituel pourrait être un « trou noir supermassif » formé lors de l’effondrement d’un énorme nuage de gaz. Comme supposé en 2017 Écrit par Priyamvada Natarajan, co-auteur des deux études et du Joseph S. Et Sophie S. Fruton est professeur d’astronomie et professeur de physique à l’Université de Yale à New Haven, Connecticut.

« Nous pensons qu’il s’agit de la première détection d’un ‘trou noir supermassif’ et de la meilleure preuve obtenue jusqu’à présent que certains trous noirs se forment à partir d’énormes nuages ​​de gaz », a déclaré Natarajan. « Pour la première fois, nous assistons à une brève phase où le trou noir supermassif pèse autant que les étoiles de sa galaxie, avant de reculer. »