La fusion de deux quasars révèle les secrets des premiers jours de l'univers

Une équipe d'astronomes a repéré les noyaux galactiques en fusion les plus éloignés à ce jour, tels qu'ils étaient lorsque l'univers avait moins d'un milliard d'années. Le duo de centres galactiques actifs, appelés quasars, est la seule paire confirmée observée lors de l’Aube Cosmique.

Les deux galaxies très rouges ont été repérées par une équipe utilisant l'Hyper Suprime-Cam du télescope Subaru à un redshift de z = 6,05 (indiquant qu'elles sont vues telles qu'elles étaient il y a plus de 12 milliards d'années). Pour le spectateur moyen, elles ne ressemblent à rien de spécial : quelques légères taches rouges dans une image éblouissante de galaxies et d’étoiles plus proches. Mais l’imagerie spectroscopique de suivi des objets a aidé les chercheurs à déterminer qu’une paire de quasars était la source de lumière. Les recherches de l'équipe ont été publiées dans The Astrophysical Journal Letters et un article complémentaire a été accepté pour publication dans AAS Journals.

"Quelques centaines de quasars sont maintenant connus dans l'univers primitif, mais aucun d'entre eux n'a été trouvé par paire", a déclaré Yoshiki Matsuoka, astronome à l'université japonaise d'Ehime et auteur principal de l'étude, à Gizmodo dans un e-mail. "Cela est contraire aux attentes naïves de la théorie standard de la cosmologie, qui suggère que l'univers a évolué via de fréquentes fusions de galaxies, ce qui entraînerait naturellement la fusion de nombreuses paires de quasars observées dans tout l'univers."

"Notre découverte fournit la première preuve d'une telle paire réellement présente à l'aube cosmique", a ajouté Matsuoka. "Cela conforte l'idée selon laquelle l'univers a évolué via des fusions."

L’ aube cosmique est la période du début de l’univers au cours de laquelle les premières sources de lumière se sont formées. La période a duré environ 50 millions d'années après le Big Bang jusqu'à l'époque où l'univers avait un milliard d'années (il a maintenant environ 13,77 milliards d'années ). L’observation de quasars si tôt dans l’univers était attendue depuis longtemps, leur observation directe est donc la bienvenue.

Au cœur de ces quasars se trouvent des trous noirs, des régions de l’espace-temps dotées de champs gravitationnels si intenses que la lumière ne peut y échapper. Cela signifie que les trous noirs sont l’endroit où tous les instruments de perception de l’astronomie cessent d’avoir du pouvoir, cédant ainsi le terrain aux théories et simulations astrophysiques. Les trous noirs de chaque quasar ont chacun environ 100 millions de fois la masse de notre Soleil. Parce que les masses des trous sont à peu près les mêmes, Matsuoka a déclaré que l'équipe les appelle des jumeaux.

"Bien qu'il ne s'agisse que du premier et unique cas, les découvertes actuelles indiquent que les trous noirs supermassifs et les galaxies ont effectivement évolué par fusion les uns avec les autres", a déclaré Matsuoka. "Cela soutient notre paradigme standard sur la façon dont l'univers a évolué, sous la forte attraction de la gravité qui affecte chaque élément de matière."

De nouveaux regards sur le ciel, comme le très attendu observatoire Vera Rubin au Chili, révéleront une plus grande partie du ciel du sud en temps réel, aidant ainsi les astronomes à classer les objets proches et lointains. La récente équipe propose également d'observer la paire de quasars avec le télescope spatial Webb, afin de clarifier la nature du gaz circulant à travers les noyaux des galaxies et comment leur gaz pourrait céder la place aux étoiles.

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