Une découverte fascinante vient d’être réalisée grâce au Telescopio Spaziale James Webb : pour la première fois, des chercheurs ont observé la fin tragique d’une galaxie causée par un trou noir supermassif. Les implications de cette observation jetteront une nouvelle lumière sur la dynamique des galaxies et leur évolution.
Grâce au Télescope Spatial James Webb, les chercheurs ont observé pour la première fois l’extinction d’une galaxie causée par un trou noir supermassif. Le cœur de ténèbres la fait « mourir de faim ». Qu’est-ce que cela indique et quelles découvertes ont été faites.
Crédit : Francesco D’Eugenio
Pour la première fois, les chercheurs ont réussi à observer directement une tragédie cosmique d’une ampleur colossale : la “mort” d’une galaxie entière provoquée par un trou noir gigantesque. Le immense cœur de ténèbres, un trou noir supermassif (SMBH), est en train de déchirer la source de “nourriture” qui permet à la galaxie de produire de nouvelles étoiles. En termes astronomiques, il bloque presque complètement le processus de formation stellaire, condamnant effectivement la galaxie à l’extinction. Les chercheurs pensaient déjà possible que les grands noyaux galactiques actifs (AGN) au cœur des galaxies puissent les tuer ; maintenant, grâce au Télescope Spatial James Webb, lancé dans l’espace à Noël 2021, il a été possible d’observer directement ce phénomène destructeur mais ordonné. Il était en effet pensé que cet “assassinat galactique” provoquerait le désordre dans la structure de l’objet, cependant, les analyses ont révélé que la galaxie maintient sa forme et que les étoiles à l’intérieur se déplacent de manière régulière. Elles sont simplement en train de mourir de faim, une métaphore appropriée.
C’est un équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques de l’Université de Cambridge (Royaume-Unis) qui a découvert l’assassinat de cette grande et ancienne galaxie dans l’espace profond, collaborant étroitement avec des collègues de plusieurs instituts. Parmi ceux impliqués, le Centre d’Astrobiologie (CAB) CSIC-INTA (Espagne), le Département de Physique et d’Astronomie du University College de Londres, le Département de Physique de l’Université d’Oxford, l’Observatoire Astrophysique d’Arcetri de l’INAF (Italie) et bien d’autres. Plusieurs chercheurs italiens ont participé à l’étude, y compris l’auteur principal, le docteur Francesco D’Eugenio du Kavli Institute for Cosmology et du laboratoire Cavendish de l’université anglaise. Les chercheurs ont ciblé la galaxie GS-10578, surnommée “Galaxie de Pablo” d’après le nom de l’érudit espagnol qui a décidé d’explorer son destin. C’est un objet très intéressant, car il est énorme – ayant une masse de 200 milliards de soleils – mais il remonte à l’Univers “enfant”. Lors de la formation de l’Univers, il avait seulement 2 milliards d’années depuis l’expansion déclenchée par le Big Bang. Cela indique qu’une grande partie de ses étoiles a un âge compris entre 12,5 et 11,5 milliards d’années.
Le docteur D’Eugenio et ses collègues savaient, d’après des études précédentes, que la galaxie de Pablo était dans un état mourant et soupçonnaient que le trou noir supermassif dans son cœur jouait un rôle. Cependant, ils n’avaient pas d’instruments suffisamment sensibles pour étudier en profondeur et comprendre la nature du processus. Après le lancement du puissant James Webb, qui opère dans l’infra-rouge et peut regarder plus loin et plus en arrière dans le temps que tout autre instrument jamais créé par l’homme, ils ont immédiatement programmé un cycle d’observations pour en dévoiler les secrets. Ce qui en est ressorti a largement dépassé les attentes. Grâce au télescope spatial, il a en effet été découvert que la galaxie expulse des gaz à la vitesse impressionnante de mille kilomètres par seconde, ce qui leur permet d’échapper à l’attraction gravitationnelle galactique. Ce sont des gaz froids, denses et qui n’émettent pas de lumière ; seul grâce à la capacité élevée du télescope spatial, il a été possible de les intercepter.
La fuite de ces gaz est guidée par les vents dégagés par le noyau galactique actif (AGN) produit par le trou noir supermassif, qui attire la matière, la chauffe à des températures inimaginables et produit de puissants flux. Ce processus souffle de la galaxie le matériel nécessaire à la formation de nouvelles étoiles, bloquant ainsi effectivement la croissance de la galaxie et accélérant son processus d’extinction. “Nous avons trouvé le coupable. Le trou noir est en train de tuer cette galaxie et la maintient dormant, coupant la source de ‘nourriture’ dont la galaxie a besoin pour former de nouvelles étoiles”, a déclaré le professeur D’Eugenio dans un communiqué. “GS-10578 abrite un noyau galactique actif, preuve que ces flux sont dus au retour d’information du SMBH. Le taux de flux neutre est supérieur au taux de formation stellaire. Donc, c’est une preuve directe du retour d’information expulsif du SMBH, avec une charge de masse capable d’interrompre la formation stellaire en supprimant rapidement son combustible”, ont expliqué les scientifiques dans le résumé de l’étude. Les détails de la recherche “A fast-rotator post-starburst galaxy quenched by supermassive black-hole feedback at z = 3” ont été publiés dans Nature Astronomy.