Le mystère des trous noirs invisibles résolu
Note préliminaire :
La découverte est importante. Comme elle a été réalisée sous l’égide d’un scientifique travaillant pour la recherche française, la publication des résultats de l’étude est très largement répandue sur les médias scientifiques français. Pour une fois, je n’ai pas à jongler avec les traductions, à essayer de comprendre de quoi il retourne. Voici, le copier-coller de l’article publié sur le site internet du CEA-DAPNIA où travaille Emanuele Daddi, l’auteur de l’article publié dans l’Astrophysical Journal. J’ai seulement modifié la mise en page pour présenter les travaux à ma façon. Le cocorico est agréable mais n’oublions pas que le travail fondamental de Daddi a pu être réalisé grâce aux enregistrements réalisés par deux télescopes spatiaux, Spitzer pour l’infrarouge, et Chandra pour le X. La coopération internationale est indispensable pour la progression de la connaissance humaine.
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Vue d’artiste d’une galaxie abritant un quasar
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Crédit image : CEA, CNRS, NASA, Spitzer
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L’étude des images de plus de mille galaxies lointaines a permis à une équipe internationale conduite par Emanuele Daddi du Service d’Astrophysique du CEA-DAPNIA de découvrir une nouvelle population de trous noirs massifs. C’est en comparant les images en lumière infrarouge du satellite Spitzer et celles en rayons X du satellite Chandra que les astronomes ont pu montrer que 20% au moins des galaxies situées à des distances comprises entre 9 à 11 milliards d’années-lumière (correspondant à l’Univers jeune ayant seulement le quart de son âge actuel) contenait bien un trou noir mais que celui-ci était fortement masqué par des poussières. Cette nouvelle population de trous noirs géants montre que, dès son plus jeune âge, l’Univers aurait donc déjà formé plusieurs centaines de millions de trous noirs massifs. Ces travaux sont à paraitre dans le numéro du 10 novembre 2007 de la revue Astrophysical Journal.
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Depuis des années, les astronomes cherchent une population de trous noirs massifs (plusieurs centaines de millions de fois la masse du Soleil) qui manquent à l’appel. Des trous noirs géants ont bien été découvert au coeur de nombreuses galaxies proches mais trop peu jusqu’ici dans les galaxies lointaines par rapport aux prévisions théoriques. Les trous noirs supermassifs, parfois appelés « quasars » pour les plus énergétiques d’entre eux, sont situés au centre de galaxies et sont entourés d’un nuage de gaz et de poussières en forme d’anneau. Le gaz tombe progressivement vers le trou noir en émettant un rayonnement de très haute énergie sous forme de rayons X qui peut être détecté, mais qui est parfois absorbé par le gaz et les poussières environnantes, rendant le quasar invisible depuis la Terre.
Pour tenter de percer l’écran de la poussières, les chercheurs ont analysé les images d’un millier de galaxies lointaines dans lesquelles aucun quasar n’était jusqu’ici connu. Ces galaxies aussi massives que la notre, sont situées à une distance de 9 à 11 milliards d’années-lumière de la Terre, et en raison du temps mis par la lumière à nous parvenir, sont donc observées telles qu’elles existaient dans l’Univers jeune âgé de quelques 3 ou 4 milliards d’années. Pour les observer, deux des grand satellites actuellement en orbite ont été nécessaires, le satellite Spitzer pour capter la lumière infrarouge et le satellite Chandra pour détecter les rayons X. Ces observations ont été réalisées dans le cadre du programme GOODS” (pour “Great Observatories Origins Deep Survey“, programme d’observation simultanée de deux champs de l’Univers lointain par des satellites de la NASA, de l’ESA, et de télescopes au sol).
Les observations du satellite Spitzer ont révélé que 20% des galaxies observées émettaient une quantité anormale de rayonnement infrarouge mais aucun rayonnement X n’était visible sur les images correspondantes du satellite Chandra. C’est seulement en utilisant une méthode originale, qui consiste à fusionner ensemble par superposition toutes les images, que le faible rayonnement X est apparu, indiquant la présence de trous massifs en leur sein. Ces galaxies lointaines de l’Univers jeune sont en fait si poussiéreuses que le rayonnement X du trou noir est fortement absorbé par les grains de poussières et ne peut nous parvenir. Le rayonnement absorbé sert à chauffer la poussière, qui émet alors l’excès de rayonnement infrarouge détecté dans les images du satellite Spitzer.
“Nous avons sans doute trouvé l’essentiel de la population cachée des trous noirs massifs dans l’Univers jeune“, confie Emanuele Daddi. Auparavant, seuls quelques quasars particulièrement énergétiques avaient pu être détectés dans l’Univers jeune. L’observation de ces quasars implique la présence d’un grand nombre de trous noirs supermassifs en phase de croissance dans l’Univers. Selon les calculs des chercheurs, chaque région du ciel de la taille du disque solaire contient au moins 800 trous noirs massifs. Ce sont donc des centaines de millions de trous noirs supplémentaires par rapport à ceux dont on soupçonnait déjà l’existence qui auraient échappé aux observateurs.
Ces quasars nouvellement détectés permettent de mieux comprendre la formation des galaxies dans l’Univers lointain. Ils indiquent en particulier que les collisions entre galaxies ne joueraient pas un rôle déterminant dans l’évolution des galaxies jeunes comme on le pensait jusqu’ici. Les collisions de galaxies étaient souvent évoquées comme le mécanisme déclenchant les phases d’activité des quasars. En réalité, un grand nombre de galaxies massives, qu’elles soient ou non en collision, héberge un quasar.
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Source : CEA-DAPNIA
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