Les astronomes ont repéré la plus grande paire de trou noir jets jamais vus — avec 23 millions d’années-lumière de longueur, ils mesurent jusqu’à 140 Voie lactée galaxies mises bout à bout.
Cette énorme paire de jets, surnommée Porphyrion d’après un géant de la mythologie grecque, est constituée de gigantesques faisceaux de matière ionisée qui ont jailli d’un trou noir à une vitesse proche de celle de la lumière. Leur origine est un trou noir massif situé à 7,5 milliards d’années-lumière de la Terre, d’où ils jaillissent avec la puissance de milliards d’étoiles.
Les jets ont été découverts parmi 10 000 autres lors d’une enquête menée par le réseau européen Low Frequency Array (LOFAR) radiotélescope. En étudiant les vrilles de ces écoulements colossaux, les scientifiques espèrent comprendre comment ils ont façonné le cosmos primitif dans la forme que nous voyons aujourd’hui. Les chercheurs ont publié leurs résultats le 17 septembre dans la revue Nature.
« Cette paire n’a pas seulement la taille d’un système solaire ou d’une Voie Lactée ; nous parlons d’environ 140 diamètres de Voie Lactée au total », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Martijn Oeichercheur postdoctoral en astronomie observationnelle au Caltech, a déclaré dans un communiqué envoyé par courrier électronique. « La Voie lactée ne serait qu’un petit point dans ces deux éruptions géantes. »
Les trous noirs supermassifs se trouvent généralement au centre des galaxies, aspirant la matière de leur environnement avant de la recracher à des vitesses extrêmes, créant un processus de rétroaction qui façonne l’évolution des galaxies.
Mais les scientifiques ne comprennent toujours pas complètement comment les moteurs cosmiques et les jets qu’ils expulsent affectent les galaxies qui les entourent.
Pour mieux répondre à cette question, les chercheurs ont recherché des jets de trous noirs cachés en scannant les images radio LOFAR à l’œil nu, en utilisant des outils d’apprentissage automatique et des scientifiques citoyens pour aider à identifier les jets qu’ils avaient manqués.
Une fois qu’ils ont repéré les premiers indices des gigantesques volutes de gaz de Porphyrion, les chercheurs se sont tournés vers des observations de suivi en utilisant l’Inde Radiotélescope géant à ondes métriques (GMRT) et le Instrument spectroscopique d’énergie noire (DESI) en Arizona pour retracer l’origine des jets jusqu’à une galaxie massive environ 10 fois plus grande que la Voie Lactée.
D’autres observations effectuées avec l’observatoire Keck à Hawaï ont révélé l’emplacement exact de Porphyrion et ont montré que ses panaches s’étendaient loin dans les autoroutes de filaments qui relient et alimentent les galaxies, ce que l’on appelle la toile cosmique.
« Jusqu’à présent, ces systèmes de jets géants semblaient être un phénomène de l’univers récent », a déclaré Oei. « Si des jets lointains comme ceux-ci peuvent atteindre l’échelle de la toile cosmique, alors chaque endroit de l’univers a pu être affecté par l’activité des trous noirs à un moment donné du temps cosmique. »
La taille énorme de Porphyrion — environ 40 Voies Lactées plus grande que la plus grande jamais connue structure à jet nommée Alcyoneus — suggère que les éruptions de trous noirs supermassifs ont joué un rôle encore plus crucial dans la formation de l’univers actuel qu’on ne le pensait au départ.
Porphyrion a également émergé d’un type de trou noir commun dans l’univers primitif, mais dont on ne pensait pas auparavant qu’il produisait des jets géants, ce qui signifie que davantage de ces éruptions pourraient se cacher dans l’univers primitif.
« Nous ne voyons peut-être que la pointe de l’iceberg », a déclaré Oei. « Notre étude LOFAR n’a couvert que 15 % du ciel. Et la plupart de ces jets géants sont probablement difficiles à repérer, nous pensons donc qu’il y a beaucoup plus de ces mastodontes dans le ciel. »
Les prochaines étapes des chercheurs consisteront à étudier comment des jets gigantesques ont façonné l’univers primitif en crachant des rayons cosmiques, des atomes lourds, de la chaleur et des champs magnétiques à travers les galaxies.
« Le magnétisme de notre planète permet à la vie de se développer, c’est pourquoi nous voulons comprendre comment il est apparu », a déclaré Oei. « Nous savons que le magnétisme imprègne la toile cosmique, puis se propage dans les galaxies et les étoiles, et finalement jusqu’aux planètes, mais la question est : où commence-t-il ? Ces jets géants ont-ils répandu le magnétisme à travers le cosmos ? »
