Une équipe internationale d’astronomes a découvert J1602+4228AB, surnommé Nāpōwawāʻenakaulua, la paire de quasars compacts la plus lointaine — et donc la plus ancienne — jamais observée dans l’Univers. Les deux trous noirs supermassifs en cours d’alimentation existaient seulement 900 millions d’années après le Big Bang, quand l’Univers n’avait qu’environ un treizième de son âge actuel.
La paire est séparée d’environ 18 100 années-lumière, soit environ un cinquième du diamètre de la Voie lactée, et ses trous noirs ont des masses de 1,5 milliard et 400 millions de fois la masse du Soleil. Il s’agit seulement de la troisième paire de quasars connue dans l’ère appelée aube cosmique, la période où se formaient les premières étoiles et galaxies.
Qu’est-ce qu’un quasar ?
Un quasar est le cœur brillant d’une galaxie lointaine, alimenté par un trou noir supermassif qui dévore gaz et étoiles. Une partie de la matière capturée est convertie en énergie, et l’objet en vient à briller plus que toutes les étoiles de sa galaxie réunies. Quand deux galaxies interagissent ou fusionnent, leurs trous noirs centraux peuvent finir par se nourrir en même temps, mais surprendre les deux en pleine activité si tôt dans l’histoire de l’Univers est extrêmement rare.
Comment la paire de quasars a été trouvée
Nāpōwawāʻenakaulua a été repéré dans les données du relevé Aether, un programme du télescope spatial James Webb (JWST) dirigé par Emanuele Paolo Farina, de NSF NOIRLab, qui a réuni un échantillon de 200 quasars, soit environ 43 % de tous les quasars connus à ce stade de l’histoire cosmique. En inspectant visuellement les données, l’équipe a remarqué que le quasar catalogué J1602+4228A avait un compagnon proche, J1602+4228B.
La confirmation est venue du télescope Gemini North, sur le Maunakea à Hawaï. Grâce au spectrographe proche infrarouge GNIRS, les chercheurs ont résolu les deux quasars en objets distincts en seulement deux nuits d’observation, aidés par un ciel exceptionnellement limpide et stable au-dessus du volcan. Des observations complémentaires avec le spectrographe GMOS ont permis de préciser les propriétés de la paire.
Pourquoi la découverte défie la théorie
Selon la responsable de l’étude, Silvia Onorato, chercheuse postdoctorale à NSF NOIRLab, « il n’existe pas d’explication théorique définitive pour expliquer comment un seul de ces quasars géants existe si tôt dans l’âge de notre Univers, et encore moins deux ». Elle ajoute : « Nous avons observé Nāpōwawāʻenakaulua à une époque où l’Univers n’avait qu’un treizième de son âge et, étonnamment, ses trous noirs supermassifs sont tout aussi massifs que ceux que nous voyons aujourd’hui ».
L’équipe propose que la paire pourrait marquer un pic extrême de densité de matière dans l’Univers primitif, où les interactions galactiques ont alimenté à la fois la formation d’étoiles et la croissance accélérée des deux trous noirs. Le système fonctionne ainsi comme un laboratoire naturel pour comprendre comment les premières galaxies massives et leurs trous noirs centraux se sont assemblés ensemble.
Le nom
Le nom Nāpōwawāʻenakaulua a été créé par Larry Kimura, professeur à l’université d’Hawaï, dans le cadre du programme A Hua He Inoa, et peut se traduire par « deux corps célestes de ténèbres insondables et puissantes dans l’éclat de la chaleur qui réincarne l’énergie dans l’Univers ».
Une réserve importante
Les spectres des deux objets présentent des différences nettes, ce qui conduit l’équipe à privilégier l’interprétation d’une vraie paire physique, et non d’une illusion causée par une lentille gravitationnelle, qui pourrait dupliquer l’image d’un seul quasar. Les chercheurs précisent néanmoins qu’un modèle complet de lentille est nécessaire pour écarter définitivement cette possibilité.
Crédit image : le télescope Gemini North, sur le Maunakea à Hawaï, l’un des instruments ayant confirmé la découverte. Image : NSF NOIRLab / Observatoire international Gemini.
Sources
- NSF NOIRLab press release: “Astronomers Discover Nāpōwawāʻenakaulua, the Oldest Compact Quasar Pair in the Universe”
- ScienMag: “Astronomers Discover the Oldest Compact Quasar Pair in the Early Universe”
- Scientific paper: “Nāpōwawāʻenakaulua: a close quasar pair at cosmic dawn in the Aether survey”, The Astrophysical Journal Letters (DOI: 10.3847/2041-8213/aeb11f)
Transparence : cet article a été produit avec l’aide de l’intelligence artificielle, en croisant des publications publiques et des sources en ligne. Nous recommandons de consulter les sources originales listées ci-dessus pour vérifier les informations.
Par Muse
