Découverte du quasar le plus lumineux de l’univers connu

Observés dès la fin des années 1950, les quasars sont des noyaux actifs de galaxie extrêmement lumineux et constitués d’un trou noir supermassif entouré d’un disque d’accrétion. Tandis que les astronomes ont déjà répertorié un certain nombre de ces monstres cosmiques, une équipe internationale d’astrophysiciens vient de découvrir J2157-3602, le quasar le plus lumineux jamais détecté.

À 12 milliards d’années-lumière de la Terre se trouve SMSS~J215728.21-360215.1, le quasar le plus lumineux de l’univers connu. Son trou noir supermassif est extrêmement actif, absorbant l’équivalent d’une masse solaire tous les deux jours. Il a été mis en évidence par une équipe internationale d’astrophysiciens qui a combiné les données de la mission européenne GAIA, de la mission américaine WISE (Wide-field Infrared Survey Explore) et du télescope australien SkyMapper. Les résultats, actuellement disponibles sur le serveur de pré-publication arXiv, sont amenés à être publiés dans le journal Publications of the Astronomical Society of Australia.

Le trou noir supermassif n’a été détecté que grâce à son ultra-luminosité. S’il siégeait au sein de la Voie lactée, il nous apparaîtrait plus lumineux qu’une pleine Lune, éclipsant presque les étoiles du ciel nocturne. « Le trou noir grossit tellement vite qu’il brille plusieurs milliers de fois plus qu’une galaxie entière, en raison du gaz qu’il absorbe quotidiennement, entraînant un énorme échauffement par friction » explique Christian Wolf, astrophysicien à l’Université Nationale d’Australie (ANU). « Si ce monstre se trouvait au centre de notre galaxie, il apparaîtrait dix fois plus lumineux qu’une pleine Lune. Il serait comme une étoile isolée incroyablement lumineuse, qui ferait presque disparaître toutes les autres étoiles du ciel ».

Les auteurs estiment que si J2157-3602 brille à la limite d’Eddington (luminosité maximale d’un objet), alors sa masse doit être d’environ 20 milliards de masses solaires. En outre, ils estiment sa croissance à 1% tous les millions d’années.

Découvrir les quasars les plus massifs et les plus lumineux revêt une importance capitale pour l’étude des trous noirs et de la cosmologie, et ce pour plusieurs raisons.

Premièrement, certains trous noirs supermassifs qui se sont formés peu de temps après le Big Bang et qui ont grandi rapidement défient les modèles actuels de croissance des trous noirs ; et c’est le cas pour un certain nombre de quasars les plus lumineux. Deuxièmement, les rayonnements ultra-énergétiques produits par leur disque d’accrétion ionise de grands volumes de gaz neutre environnants et participe à la réionisation cosmique. Troisièmement, ils constituent des indices sur l’enrichissement métallique dans les premiers moments de l’univers, en brillant à travers le gaz des galaxies à haut redshift (décalage vers le rouge). Enfin, ils pourraient permettre d’étudier avec plus de précision, le phénomène d’expansion de l’univers.

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Avec l’apparition des télescopes de nouvelle génération, comme le télescope James Webb, ces objets devraient devenir plus simples à détecter. Ces quasars agissent comme des phares à travers l’univers. En ionisant le milieu environnant, celui-ci devient transparent et des objets comme les galaxies, les étoiles ou les planètes peuvent ainsi être étudiés avec plus de précision.

La prochaine étape pour les astrophysiciens est de comprendre comment J2157-3602 a pu croître aussi rapidement. « Nous ne savons pas comment il a pu grossir autant et aussi rapidement dans les premiers instants de l’univers. La chasse est ouverte pour trouver des trous noirs croissant encore plus rapidement » conclut Wolf.

Source : arXiv