Cours - 5 - Lunette astronomique
Ce n’est que 800 millions d’années après le Big Bang que les premières sources de lumière de l’univers ont émergé. Ces objets anciens, brillants et denses en énergie sont incroyablement vieux et il est très rare d’en apercevoir un. Mais, grâce à une stupéfiante coïncidence stellaire, les scientifiques qui se sont présentés lors de la 233e réunion de la American Astronomical Society cette semaine ont déclaré en avoir aperçu une, et c’est la plus brillante de toutes.
Un quasar vieux de 12,8 milliards d'années - une galaxie avec un trou noir supermassif au centre expulsant les particules de haute énergie - est récemment apparu aux astronomes sous la forme d'une galaxie distante de 6 milliards d'années lumière, qui serait alignée de manière fortuite sur celui-ci. Cette coïncidence a permis à la lumière du quasar de passer à travers les distorsions gravitationnelles d’une galaxie plus proche et de se rendre dans les télescopes d’astronomes sur Terre.
Le télescope spatial Hubble a capturé des images du quasar, qui porte le surnom sans cérémonie J043947.08 + 163415.7 bien qu’il soit 700 millions de plus grand que le soleil et 600 trillions de fois plus lumineux. Le phénomène de flexion et de grossissement provoqué par la galaxie - appelé lentille gravitationnelle - est ce qui a permis aux astronomes d’observer le quasar, déterminant ainsi le plus brillant que les humains aient jamais observé depuis les tous débuts de l’univers.
L’équipe internationale à l’origine de cette découverte, dirigée par le professeur d’astronomie Xiaohui Fan, Ph.D. de l’Université de l’Arizona, a présenté ses conclusions au salon AAS à Seattle, dans l’État de Washington, mercredi. Fan a déclaré que ses collaborateurs et lui savaient dès le départ qu’ils réalisaient quelque chose de grand, mais ils n’ont pas reconnu au départ à quel point cette découverte était unique.
«Dès que nous avons pu mesurer la distance, nous avons immédiatement compris qu'il s'agissait d'un objet spécial en termes de luminosité», a-t-il déclaré. Inverse, "Mais il nous a fallu un peu plus de temps pour comprendre qu’il s’agissait d’une lentille gravitationnelle."
Si cela n’avait pas été l’effet de lentille, qui a amplifié la lumière du quasar par un facteur de 50 et redirigé vers la Terre, les astronomes auraient complètement manqué le quasar. Même pour un télescope à haute résolution comme le télescope spatial Hubble, la lumière du quasar aurait semblé extrêmement faible après avoir parcouru 12,8 milliards d'années lumière. Même si l’effet de lentille rendait le quasar plus brillant, une observation comme celle-ci doit être surveillée de manière approfondie pour confirmer ce qui se passe. Et ça l'a fait!
Outre Hubble, un réseau international de télescopes a collaboré pour confirmer cette découverte, notamment l'observatoire Gemini, le télescope James Clerk Maxwell, le télescope infra-rouge du Royaume-Uni (UKIRT), le W.M. L'observatoire de Keck et le télescope à levée panoramique et le système de réaction rapide (Pan-STARRS1).
«Nous ne nous attendions pas à voir un objet aussi brillant si tôt dans l’univers. Et la raison principale est l'effet de lentille qui a renforcé la luminosité du quasar », déclare Fan. "Il s'agit du premier objet à lentille de ce type découvert dans l'univers primitif, même si la théorie l'a prédit, il devrait exister dans environ 20 ans."
«La découverte de cet objet est donc une très bonne confirmation de notre théorie», ajoute-t-il.
L’équipe a déterminé l’âge et la distance du quasar, explique Fan, en mesurant le décalage vers le rouge de la longueur d’onde des émissions de gaz chaud dans le quasar. Après avoir identifié la signature des gaz émis par le quasar - qui comprenait de l’hydrogène, du carbone ionisé et du magnésium - l’équipe a pu mesurer à quel point leurs émissions attendues avaient été déplacées du fait de leur voyage dans l’espace. Cette analyse a révélé l'histoire d'un trou noir supermassif 700 millions de fois la taille du soleil - et aussi brillant que 600 trillions de soleils.
La recherche apparaît actuellement sous forme de papier de préimpression sur arXiv, mais il sera publié dans un prochain numéro du Lettres du journal astrophysique.
Les prochaines étapes de l’équipe permettront de brosser un tableau plus complet du quasar et de ses environs.
Nous effectuons de nombreuses autres observations, notamment un meilleur spectre susceptible d’avoir une sensibilité élevée pour sonder le gaz intergalactique, et une image encore plus nette que celle de Hubble (utilisant l’Atacama Large Millimeter Array) qui étudiera l’environnement du noir supermassif. trou qui alimente ce quasar », dit Fan.
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