Astronomes utilisant le Télescope spatial James Webb (JWST) ont dévoilé une population cachée de trous noirs supermassifs dans le début de l’univers qui n’ont jamais été vus auparavant.
Cette découverte fascinante pourrait combler l’écart entre les quasars classiques et les « petits points rouges » moins connus récemment détectés près de l’aube du temps, qui peut représenter Baby Quasars.
Les quasars classiques sont des noyaux galactiques actifs (AGN), des galaxies dominées par une agression active trous noirs qui sont entourés d’environnements de poussière complexes. Ces AGN sont alimentés par de grands trous noirs supermassifs et sont extrêmement brillants, ce qui les rend facilement détectables malgré la poussière environnante.
Mais en décembre 2022, les scientifiques utilisant JWST ont découvert un nouveau type d’agn étrange qu’ils ont surnommé Petits points rouges – ainsi nommé parce qu’ils ressemblent à de minuscules taches rouges légères dans les images. Contrairement aux quasars classiques, ces points sont plus petits et plus sombres, et ils ont tendance à être cachés par beaucoup de poussière.
La connexion entre les deux types AGN reste un mystère, incitant les astronomes à rechercher des objets aux propriétés intermédiaires.
Depuis plus d’une décennie, les astronomes recherchent des quasars lointains avec le télescope Subaru à Hawaï et ont identifié plusieurs galaxies dans les premiers milliards d’années après Big bang. Bien que la lumière de ces galaxies n’était pas typique d’un quasar classique, l’intensité de la lumière était trop élevée pour être due à la formation d’étoiles seule. Ils soupçonnaient que ces galaxies nourrissaient des AGN, qui étaient en quelque sorte cachés dans la poussière. Mais les astronomes ne pouvaient pas prouver qu’ils étaient en effet un type différent d’AGN en raison de limitations techniques dans les télescopes à l’époque.
Maintenant, en utilisant le JWST plus sensible pour réanalyser ces objets déroutants repérés par Subaru, une équipe internationale d’astronomes a confirmé la présence de gaz à évolution rapide sous l’influence de la forte gravité des trous noirs supermassifs. Cela a prouvé que les objets étaient des AGN après tout – mais un type jamais vu auparavant.
Les résultats ont été rapportés le 7 mai dans une étude téléchargée dans la base de données Preprint arxiv.
Le meilleur des deux mondes
Sur 13 galaxies éloignées examinées dans la nouvelle étude, les astronomes ont constaté que 9 présentaient des signes clairs d’une nouvelle population de trous noirs actifs et supermassifs – et leurs motifs de lumière portent l’empreinte digitale indubitable de quasars cachés derrière la poussière lourde.
« Nous avons été surpris de constater que les quasars obscurcis sont si abondants dans l’univers au début » » Yoshiki Matsuokaprofesseur agrégé au Research Center for Space and Cosmic Evolution à l’Université Ehime et auteur principal de l’étude, a déclaré à Live Science dans un e-mail. « Cela signifie qu’une fraction significative de trous noirs actifs (supermassive) a été négligé dans les anciens enquêtes au sol. »
Ces quasars « cachés » nouvellement découverts sont aussi brillants que les quasars classiques, mais le niveau de poussière obscurcit leur lumière ressemble à ce que les astronomes ont trouvé dans le cas de petits points rouges. En combinant les données au sol avec les observations de suivi détaillées de JWST, les chercheurs peuvent avoir trouvé le lien manquant entre les quasars rares et brillants et les petits points rouges les plus courants vus par JWST.
« Ces résultats sont robustes en raison de la haute qualité des spectres lumineux de ces objets, avec des signatures claires de gaz propulsées par des trous noirs supermassifs », » Jorryt Mattheeprofesseur adjoint et chef du groupe de recherche Astrophysique des galaxies à l’Institut des sciences et de la technologie L’Autriche, qui n’a pas été impliquée dans la nouvelle étude, a déclaré à Live Science.
« Bien que le nombre de nouveaux objets soit élevé, il n’est pas si inattendu », a déclaré Matthee. « L’écart entre les deux populations connues est très vaste, et en effet, ces nouveaux objets peuvent appartenir à cette population disparue, mais il y en a probablement plus. »
Il ajoute que, comme les astronomes trouvent plus de ces quasars cachés et rassemblent des observations supplémentaires, la lumière qu’ils émettent peuvent être utilisées pour estimer les masses d’étoiles et de trous noirs supermassifs dans leurs galaxies hôtes. Ces informations offriront de nouvelles informations sur la façon dont ces géants ont évolué dans l’univers précoce. De plus, en comparant le nombre de quasars cachés découverts avec ce que les modèles théoriques prédisent, les scientifiques peuvent tester si ces résultats défier le modèle standard de l’univers.
Pendant ce temps, l’équipe dirigée par Matsuoka prévoit d’utiliser JWST pour observer 30 autres objets du même échantillon de télescope Subaru. Ils espèrent découvrir des quasars plus cachés, y compris de petits points rouges.
Il y a pour la première fois il y a quelques années, les petits points rouges sont toujours enveloppés de mystère. Ils sont mal compris parce qu’ils semblent si faibles et minuscules dans le ciel. Matsuoka a expliqué qu’en combinant leurs résultats avec d’autres observations de suivi pour étudier le gaz et les environnements environnants, les quasars cachés fourniront un indice vital pour dévoiler la nature mystérieuse des petits points rouges.
