Le télescope spatial James Webb détecte le trou noir supermassif actif le plus éloigné jamais vu
Le télescope spatial James Webb (JWST) a détecté le trou noir supermassif actif le plus éloigné à ce jour.
La galaxie qui abrite l’ancien trou noir, CEERS 1019, s’est formée assez tôt dans l’histoire de l’univers, à peine 570 millions d’années après le Big Bang. Le trou noir supermassif actif au centre de CEERS 1019 est inhabituel non seulement pour son âge et sa distance, mais aussi en ce qu’il ne pèse que 9 millions de masses solaires, ce qui signifie qu’il est 9 millions de fois plus lourd que le soleil. En règle générale, la plupart des trous noirs supermassifs de l’univers primitif pèsent plus d’un milliard de masses solaires, ce qui les rend plus brillants et plus faciles à détecter.
La taille relativement petite du trou noir au centre de CEERS 1019 est un peu un casse-tête. Selon un déclaration du Space Telescope Science Institute de Baltimore, qui gère les opérations scientifiques du JWST, « il est encore difficile d’expliquer comment il s’est formé si peu de temps après le début de l’univers ». Les astronomes soupçonnent depuis longtemps que des trous noirs plus petits doivent s’être formés au début de l’univers, mais ces observations sont les premières à les voir avec autant de détails.
« Les chercheurs savent depuis longtemps qu’il doit y avoir des trous noirs de masse inférieure dans l’univers primitif. Webb est le premier observatoire capable de les capturer aussi clairement », a déclaré Dale Kocevski du Colby College de Waterville, dans le Maine, qui a dirigé l’une des trois nouvelles études qui utilisait JWST pour scruter l’univers lointain. « Maintenant, nous pensons que les trous noirs de masse inférieure pourraient être partout, attendant d’être découverts. »
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Le trou noir de CEERS 1019 a été découvert à l’aide de données recueillies par le télescope spatial James Webb dans le cadre de l’enquête Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), un programme de recherche conçu pour tester et valider des méthodes permettant de remonter loin dans l’histoire de l’univers dans une région de l’espace entre les constellations d’Ursa Major et de Boötes. Les données recueillies pour l’enquête ont déjà ravi les astronomes.
« Jusqu’à présent, la recherche sur les objets de l’univers primitif était en grande partie théorique », a déclaré Steven Finkelstein, astronome à l’Université du Texas à Austin, qui dirige l’enquête CEERS et co-auteur une des études du CEERS 1019 qui utilisaient les données de JWST. « Avec Webb, non seulement nous pouvons voir des trous noirs et des galaxies à des distances extrêmes, mais nous pouvons maintenant commencer à les mesurer avec précision. C’est la formidable puissance de ce télescope. »
JWST a pu collecter une multitude de données spectrales sur CEERS 1019, les signatures électromagnétiques qui révèlent la composition chimique, la masse et d’autres propriétés de la galaxie. Les données révèlent que la galaxie produit activement de nouvelles étoiles, peut-être à la suite d’une fusion avec une autre galaxie qui alimente l’activité dans le trou noir central de CEERS 1019.
En plus de détecter le trou noir au centre de CEERS 1019, l’enquête a également trouvé deux autres « poids légers », des trous noirs supermassifs avec des masses plus petites que ce que l’on voit généralement dans les trous noirs à cette distance.
Ces deux trous noirs, au cœur des galaxies CEERS 2782 et CEERS 746, se sont formés respectivement 1,1 milliard d’années et 1 milliard d’années après le Big Bang. Chacun pèse environ 10 millions de masses solaires.
À titre de comparaison : le trou noir au cœur de notre propre galaxie, la Voie lactée, connue sous le nom de Sagittarius A*, est environ 4,3 millions de fois plus massif que le soleil. Mais c’est assez léger pour un trou noir supermassif moderne. Le béhémoth au centre de la galaxie M87, par exemple, abrite environ 6,5 milliards de masses solaires.
11 galaxies au total ont été découvertes à l’aide des données d’enquête CEERS du JWST, des galaxies qui se seraient formées entre 470 et 675 millions d’années après le Big Bang. Les données produites par l’étude de ces galaxies pourraient révolutionner la compréhension des astronomes sur la façon dont les étoiles et les galaxies se sont formées et ont évolué tout au long de l’histoire cosmique, ont déclaré des chercheurs.
« Je suis submergé par la quantité de spectres très détaillés de galaxies lointaines renvoyés par Webb », a déclaré Pablo Arrabal Haro de NOIRLab, auteur principal de l’une des études utilisant l’enquête CEERS. « Ces données sont absolument incroyables. »
Trois études distinctes en utilisant Données de l’enquête CEERS ont été acceptés pour publication dans The Astrophysical Journal Letters et sont disponibles sur le serveur de prépublication arXiv.