Des quasars anciens qui ne devraient pas exister si tôt après le Big Bang
Une équipe internationale de chercheurs a identifié 31 des plus anciens quasars jamais découverts, dont les deux exemples les plus anciens connus. Ces objets extraordinaires brillaient déjà avec la lumière d’environ un trillion de soleils lorsque l’univers n’avait qu’environ 670 millions d’années. Cette découverte, publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics, offre un aperçu sans précédent d’un des chapitres les plus anciens de l’histoire cosmique.
Ces quasars fournissent des indices cruciaux pour comprendre comment se forment les trous noirs supermassifs, a déclaré Joseph Hennawi, co-auteur et professeur de physique à l’Université de Californie à Santa Barbara et à l’Université de Leiden. Ces monstres, pesant des milliards de fois la masse de notre soleil, existaient déjà lorsque l’univers était à ses débuts. La manière dont ils ont pu croître si massivement et si rapidement reste encore peu comprise.
Difficultés de détection des quasars anciens
Depuis des décennies, les astronomes recherchent les premiers quasars de l’univers, car ils préservent des informations précieuses sur la formation des premières galaxies et des trous noirs supermassifs. Toutefois, leur détection est particulièrement difficile. Les quasars formés moins de 770 millions d’années après le Big Bang sont extrêmement rares, car seules quelques galaxies avaient atteint une taille suffisante pour les héberger. Leur lumière faible se confond facilement avec celle d’étoiles beaucoup plus proches dans notre propre galaxie.
L’expansion de l’univers pose également un obstacle. Au fil des milliards d’années, la lumière de ces quasars lointains se déplace de l’ultraviolet vers l’infrarouge. L’atmosphère terrestre émet naturellement dans ces longueurs d’onde, rendant plus difficile la détection de ces objets faibles par des télescopes terrestres.
Les astronomes utilisent un effet appelé redshift pour estimer la distance et l’âge des objets. Un redshift de 7 correspond à un univers âgé de seulement 750 millions d’années, soit moins de 6 % de son âge actuel.
Le télescope spatial Euclid découvre 31 quasars anciens
L’Agence spatiale européenne a lancé le télescope spatial Euclid en 2023 pour explorer l’univers à cette époque cruciale. Étant au-dessus de l’atmosphère terrestre, Euclid évite l’éclat infrarouge qui limite les observations terrestres tout en scrutant de vastes portions du ciel à une profondeur remarquable. Grâce aux données du Large Survey d’Euclid, les chercheurs ont identifié 31 nouveaux quasars issus des débuts de l’univers.
Jusqu’à présent, les astronomes avaient principalement détecté les quasars anciens les plus brillants et les plus rares, laissant trop peu d’exemples pour étudier la population précoce de quasars dans son ensemble. Daming Yang, auteur principal et doctorant dans l’équipe de Hennawi, a qualifié Euclid de « véritable révolution » pour la recherche de quasars.
Une fenêtre sur le premier milliard d’années de l’univers
Les chercheurs ont récemment examiné plus en détail le deuxième plus ancien quasar de cette nouvelle collection. Ils ont découvert qu’il se trouve dans une galaxie riche en poussière et en gaz, en pleine formation stellaire, offrant de nouvelles indications sur les environnements où les premiers trous noirs supermassifs ont grandi.
Ces quasars récemment découverts proviennent d’une période critique connue sous le nom d’ère de réionisation, lorsque les premières étoiles et galaxies ont transformé l’univers primordial. Parmi les 31 nouveaux quasars, 14 présentent un redshift de 7 ou plus. Les deux plus anciens ont des redshifts de 7,69 et 7,77, établissant ainsi un nouveau record. Ils sont situés à un peu plus de 13 milliards d’années-lumière, tels qu’ils existaient dans les 670 millions d’années suivant le Big Bang.
Conclusion
La recherche continue pour découvrir des quasars encore plus anciens, notamment ceux avec un redshift supérieur à 8, révélant des objets ayant existé dans les 630 premiers millions d’années de l’univers. Les télescopes James Webb et ALMA joueront un rôle clé dans l’étude de ces géants anciens.
Source : Astronomy & Astrophysics
