Les astronomes ont découvert un nouvel objet qui pourrait aider à faire la lumière sur le mystérieux « petits points rouges« Cela a été repéré pour la première fois par le télescope spatial James Webb (JWST) en 2022.
Le nouvel objet, surnommé « The Cliff », suggère que les petits points rouges représentent une toute nouvelle classe d’objets cosmiques connus sous le nom de « star de trou noir », disent les chercheurs. Cet objet nouvellement hypothétique serait essentiellement un trou noir se nourrissant si rapidement qu’il allume le cocon épais de gaz qui l’entoure, le faisant briller comme une étoile.
Cependant, toutes ces théories évoluent encore, il n’est donc pas clair si les points sont des objets exotiques ou simplement une étape de la croissance des galaxies ou des trous noirs. Lorsqu’ils ont été découverts pour la première fois, les petits points rouges ont été surnommés des « briseurs d’univers » parce qu’ils semblaient trop vieux pour exister au cours des premiers milliards d’années de l’univers. Par conséquent, les astronomes ont regardé au-delà des types standard d’objets connus pour trouver une explication de ce qu’ils pourraient être.
Ils ont proposé deux modèles. « Une possibilité est que les petits points rouges sont des galaxies extrêmement massives et compactes avec une formation d’étoiles intenses, conduisant à de très grandes densités stellaires dans leurs noyaux », a déclaré Fabio Pacucciun astrophysicien au Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics qui n’a pas été impliqué dans la nouvelle étude. Ce scénario suggère que les petits points rouges sont des galaxies minuscules mais denses et riches en étoiles et qu’elles impliquent des processus exotiques et jamais vus.
« L’autre possibilité est qu’ils accueillent des trous noirs massifs dans leurs centres, apparaissant souvent » trop mâchés « par rapport à la masse stellaire de leurs galaxies », a-t-il déclaré à Live Science dans un e-mail. Dans les deux cas, la rougeur serait due au Énorme poussière entourant l’objet.
La deuxième explication signifierait que les petits points rouges sont des galaxies qui sont alimentées par un trou noir massif dans leurs centres, comme un noyau galactique actif (AGN). Ces galaxies alimentées par trou noir ne ressembleraient en rien à l’autre type d’AgN trouvé dans l’univers précoce, appelé quasars – des objets extrêmement brillants qui sont alimentés par de grands trous noirs supermassifs et facilement détectables car ils ne sont pas bloqués par la poussière. Le lien entre ces deux types de populations reste incertain.
« Les deux explications repoussent les limites de notre compréhension actuelle de l’évolution précoce de la galaxie », a déclaré Pacucci.
Une « falaise » -hanger
Dans la nouvelle étude, publiée le 10 septembre dans la revue Astronomie et astrophysiqueune équipe d’astronomes dirigés par Anna de Graaff du Max Planck Institute for Astronomy a examiné un petit point rouge particulier qui existait 1,8 milliard d’années après le Big Bang.
Ce petit point rouge, dont la lumière a mis près de 12 milliards d’années pour nous atteindre, a été découverte parmi de nombreux autres petits points rouges identifiés dans les inconnues rouges: un sondage extragalactique infrarouge brillant (rubis) obtenu avec JWST.
À la lumière de cet objet, les chercheurs ont remarqué un saut très net dans la luminosité appelée Balmer Break. Bien que ce type de montée soit commun à la lumière de différents objets, le type de netteté observé dans la lumière de cet objet n’a pas pu s’expliquer par des galaxies massives ou des noyaux galactiques actifs typiques, ont trouvé des chercheurs. Ils l’ont identifié comme une version exagérée d’un petit point rouge et l’ont surnommée « la falaise » pour sa forte augmentation du spectre.
Cette caractéristique inhabituellement forte a fait que les astronomes se demandent s’ils avaient vu quelque chose de complètement nouveau. La luminosité de l’objet a suggéré une source très énergique, et la rupture de Balmer provient d’hydrogène dense à une température spécifique, a expliqué De Graaff. Ces deux indices ont conduit à l’hypothèse de « Black Hole Star ».
« Les étoiles de trou noir sont (alimentent) des trous noirs massifs qui sont entourés de gaz dense », a expliqué De Graaff. Lorsque les trous noirs s’accumulent dans la matière environnante, ils émettent beaucoup de lumière, et font donc chauffer le gaz, le faisant briller et ressemblent donc à une étoile.
« La principale différence, bien sûr, est que les étoiles normales sont alimentées par la fusion nucléaire, ce qui ne se produit pas ici », a déclaré De Graaff. Une étoile de trou noir peut être considérée comme un objet chaud enveloppé à l’intérieur d’une couverture Ultrathick.
« L’hypothèse de » Black Hole Star « est certainement intrigante », a déclaré Pacucci. « Ce travail est intéressant car il essaie de combler des caractéristiques d’observation inexpliquées de petits points rouges avec de telles idées théoriques. »
D’autres petits points rouges peuvent avoir des signatures similaires à la falaise qui peuvent être non détectées en raison de limitations d’observation, a déclaré Pacucci. Cependant, l’hypothèse d’étoile du trou noir est toujours au début. De nombreuses autres observations seraient nécessaires pour tester la robustesse de ce scénario, et la surveillance de ces objets au fil du temps aiderait à distinguer les scénarios, a noté Pacucci.
« Nous ne savons pas encore comment ils évoluent dans la population de trou noir que nous voyons aujourd’hui », a noté De Graaff. « Parce que le nombre de petits points rouges diminue vers les temps cosmiques ultérieurs, ce doit être une phase de courte durée. » Ensuite, l’équipe utilisera JWST pour étudier les petits points rouges plus brillants pour comprendre la structure détaillée des étoiles de trou noir.
Si de petits points rouges sont, en fait, des étoiles de trou noir, cela pourrait résoudre un autre puzzle. Si les étoiles de trou noir pouvaient croître à des rythmes extrêmement rapides, cela pourrait expliquer le émergence de trous noirs supermassifs Très tôt dans l’univers.
La vraie nature des petits points rouges reste un mystère. Si davantage de trous noirs cocoés sont découverts dans l’univers, les chercheurs peuvent découvrir si les petits points rouges sont des étoiles de trou noir exotique, une phase de la croissance d’un trou noir massif, ou simplement une étape d’évolution de la galaxie.
