Une équipe internationale d’astronomes les a identifiés à l’aide des données d’un certain nombre de télescopes terrestres et spatiaux.
Vue d’artiste d’une paire de quasars au « midi cosmique » / Crédit : NOIRLab
Un choc cosmique est sur le point de secouer l’univers primordial. En effet, deux trous noirs supermassifs sont sur une trajectoire de collision l’un avec l’autre dans le soi-disant « midi cosmique », une période de formation stellaire frénétique à une époque où l’Univers n’avait « que » trois milliards d’années (environ un quart de son âge actuel). Une équipe internationale d’astronomes les a identifiés à l’aide des données d’un certain nombre de télescopes terrestres et spatiaux, dont Gemini North à Hawaï, dont l’analyse a confirmé la première détection d’une paire étroitement liée de trous noirs supermassifs alimentant activement les soi-disant quasars . Ces deux quasars brillent si près l’un de l’autre (à seulement 10 000 années-lumière l’un de l’autre) que leurs galaxies hôtes d’origine, appelées J0749+2255, sont probablement en passe de devenir une galaxie elliptique géante.
Deux trous noirs supermassifs sur une trajectoire de collision
Selon les astronomes, trouver des paires de trous noirs supermassifs si proches les uns des autres dans l’Univers primordial revient à chercher la proverbiale aiguille dans une botte de foin. Le principal défi est que dans la plupart des paires, les trous noirs sont trop proches pour être distingués individuellement : pour les détecter définitivement dans un tel système, ils doivent activement croître et briller comme des quasars, deux conditions extrêmement rares à observer simultanément.
Statistiquement, soulignent les chercheurs, pour 100 trous noirs supermassifs, un seul devrait être en croissance active à un moment donné. Cependant, les astronomes savent que l’Univers lointain peut être riche en paires de trous noirs supermassifs intégrés dans des galaxies en fusion. Les premiers indices d’un tel système ont été trouvés dans les données du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA, qui ont révélé deux points de lumière étroitement alignés.
Pour vérifier la véritable nature de ce système, l’équipe a fouillé la vaste base de données de l’observatoire Gaia de l’ESA et a découvert que ce système présentait une « oscillation » apparente, qui pourrait être le résultat de changements sporadiques dans l’activité d’alimentation d’un trou noir. L’équipe a ensuite utilisé le Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) et le GNIRS sur Gemini North, qui ont fourni des mesures de distance indépendantes des deux objets, confirmant qu’ils étaient tous les deux des quasars plutôt qu’un alignement aléatoire d’un seul quasar avec une étoile au premier étage. . D’autres études avec l’observatoire WM Keck, le Karl G. Jansky Very Large Array de la NSF et l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA ont également permis de confirmer ces observations.
La découverte de ce système, détaillée dans un article publié dans Nature, éclaire l’évolution des galaxies dans le « midi cosmique » et la fréquence de ces fusions. « Nous ne voyons pas beaucoup de quasars doubles dans cette première période. Et c’est pourquoi leur découverte est si excitante – a déclaré Yu-Ching Chen de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign et auteur principal de l’étude -. Connaître la population progénitrice des trous noirs nous renseignera finalement sur l’émergence de trous noirs supermassifs dans l’Univers primordial. »
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