Au cœur de l’objet le plus lumineux de l’univers, un quasar situé à 12 milliards d’années-lumière de la Terre, se cache le trou noir le plus affamé jamais identifié. J0529-4351 est un monstre sombre qui détruit chaque jour l’équivalent de la masse de notre Soleil.
Crédit : ESO/M. Kornmesser
À 12 milliards d’années-lumière de la Terre, le trou noir le plus vorace jamais découvert a été identifié. J0529-4351, un trou noir supermassif d’une masse d’environ 17 milliards de soleils, est capable de dévorer 370 masses solaires en un an terrestre. Cela indique qu’il fait disparaître chaque jour l’équivalent de la masse d’une étoile comparable à notre Soleil. C’est d’autant plus incroyable que cette « cœur de ténèbres » se trouve dans le quasar (QUASi-stellAR source radio) le plus lumineux jamais identifié. Étant donné que les quasars – des noyaux galactiques actifs très lumineux en raison de la « faim » des trous noirs qu’ils abritent – sont les objets les plus brillants de l’univers connu, J0529-4351 est donc l’objet le plus brillant jamais identifié par les scientifiques dans l’espace lointain.
Une équipe internationale de recherche dirigée par des chercheurs australiens de l’Université nationale australienne (ANU) de Canberra a découvert et décrit ce trou noir monstrueux, en collaboration étroite avec des collègues de divers instituts du monde entier: l’Observatoire européen austral (ESO) de Santiago du Chili, l’École de physique de l’Université de Melbourne et l’Université Sorbonne de Paris. Les chercheurs, dirigés par le professeur Christian Wolf, enseignant à l’École de physique et d’astronomie de l’université australienne, ont identifié J0529-4351 pour la première fois grâce au télescope de 2,3 mètres de l’ANU Siding Spring Observatory en Nouvelle-Galles du Sud. Les observations de suivi réalisées avec le puissant Very Large Telescope de l’ESO ont permis d’obtenir des détails sur les caractéristiques de ce géant affamé.
Comme indiqué, le quasar se trouve à 12 milliards d’années-lumière de la Terre, ce qui indique que sa lumière a mis 12 milliards d’années pour atteindre notre planète et être captée par les instruments. C’est donc un objet très ancien, faisant partie de l’univers adolescent, étant donné que le Big Bang, l’événement lié au début de l’expansion universelle, s’est produit il y a environ 14 milliards d’années. Le disque d’accrétion autour de l’horizon des événements du trou noir est si lumineux qu’il est 500 000 milliards de fois plus lumineux que notre Soleil. C’est aussi une donnée difficile à comprendre. « Toute cette lumière provient d’un disque d’accrétion chaud d’un diamètre de sept années-lumière : il doit s’agir du plus grand disque d’accrétion de l’univers », a déclaré le Dr Samuel Lai, co-auteur de l’étude, dans un communiqué de presse. « Sept années-lumière correspondent à environ 15 000 fois la distance entre le Soleil et l’orbite de Neptune », explique l’ESO. Neptune est la huitième et dernière planète du système solaire, après la rétrogradation de Pluton en planète naine par l’UAI en 2006.
Le quasar J0529-4351 est si lumineux en raison de l’énorme quantité de masse qu’il dévore chaque jour. Les frottements des poussières et des gaz attirés par ce « cœur de ténèbres » chauffent la matière à des milliards voire des trillions de degrés, lui donnant plus d’éclat que tout autre objet de l’espace lointain. Aucun autre trou noir ne se développe aussi rapidement que celui-ci, car il est proche de la limite d’Eddington, au-delà de laquelle il ne pourrait pas se nourrir de manière stable (s’il dévorait de la masse encore plus rapidement, la pression de rayonnement éloignerait la matière de l’horizon des événements et la rendrait hors de portée).
Le quasar est tellement lumineux qu’une analyse automatisée des données de Gaia (mission de l’ESA) l’a rejeté d’emblée en le considérant comme une étoile ; c’est pourquoi l’analyse par un expert est toujours essentielle pour contourner les limites de l’IA, aussi précieuse soit-elle. Étudier des objets aussi extraordinaires que J0529-4351 peut aider les scientifiques à comprendre à la fois comment les trous noirs supermassifs se forment (ce qui reste un mystère) et comment les galaxies évoluent, car ils abritent presque toujours un trou noir géant. Dans notre propre galaxie, la Voie lactée, se trouve par exemple le Sagittaire A* avec une masse de 4 millions de soleils, ce qui est minuscule en comparaison de la monstruosité de J0529-4351. Les détails de la recherche « The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole » ont été publiés dans Nature Astronomy.