James-Webb découvre un nouveau type de trous noirs supermassifs cachés et jamais observés auparavant

Récemment, en combinant les données du télescope Subaru et du télescope spatial James-Webb, les chercheurs ont découvert pour la première fois des quasars, ou trous noirs supermassifs, lointains obscurcis par la poussière mais qui pourraient éclairer les Petits Points Rouges. Explications.

« Petits Points Rouges »

Les quasars classiques sont des noyaux galactiques actifs (AGN), autrement dit des galaxies dominées par des trous noirs en activité, entourées d’un environnement poussiéreux complexe. Ils sont alimentés par de grands trous noirs supermassifs et sont extrêmement brillants, ce qui les rend facilement détectables malgré la poussière environnante.

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Toutefois, en décembre 2022, des scientifiques utilisant le télescope spatial James-Webb ont découvert un étrange nouveau type d’AGN qu’ils ont appelé « Petits Points Rouges« . Ils l’ont baptisé ainsi car ils ressemblent à de minuscules taches rouges pâles sur les images. Contrairement aux quasars classiques, ces points sont plus petits et plus sombres, et ils ont tendance à être masqués par une importante couche de poussière.

Deux types d’AGN

Le lien entre les deux types d’AGN demeure un mystère. Cela incite les astronomes à rechercher des objets aux propriétés intermédiaires. Depuis plus d’une décennie, ils recherchent des quasars lointains grâce au télescope Subaru à Hawaï. Grâce à lui, ils ont identifié plusieurs galaxies au cours du premier milliard d’années suivant le Big Bang.

Bien que la lumière émise par ces galaxies ne soit pas typique d’un quasar classique, son intensité lumineuse était trop élevée pour être causée par une seule formation d’étoiles. Les spécialistes soupçonnaient que ces galaxies abritaient des AGN, enfouis dans la poussière. Cependant, ils n’ont pas pu prouver qu’il s’agissait bien d’un type différent d’AGN à cause des limitations techniques des télescopes de l’époque.

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Grâce à James-Webb, une équipe internationale d’astronomes a confirmé la présence de gaz se déplaçant rapidement sous l’influence de la forte gravité des trous noirs supermassifs. Cela a prouvé que ces objets étaient bien des AGN, mais d’un type jamais observé auparavant. Les résultats ont été rapportés dans la base de données arXiv.

Une nouvelle population de quasars

Sur les 13 galaxies lointaines étudiées dans le cadre de cette nouvelle étude, les astronomes ont découvert que 9 présentaient des signes d’une nouvelle population de trous noirs supermassifs actifs. Leurs motifs lumineux portent l’empreinte des quasars cachés derrière une épaisse poussière.

« Nous avons été surpris de constater que les quasars obscurcis sont si nombreux dans l’Univers primordial », a déclaré Yoshiki Matsuoka, professeur associé au Centre de recherche sur l’espace et l’évolution cosmique de l’université d’Ehime et auteur principal de l’étude. « Cela signifie qu’une part significative des trous noirs supermassifs actifs a été négligée lors des précédentes études terrestres. Ces quasars cachés sont aussi brillants que les quasars classiques, mais la quantité de poussière obscurcissant leur lumière ressemble à celle observée dans le cas des Petits Points Rouges. En combinant les données terrestres avec les observations complémentaires détaillées de James-Webb, nous avons peut-être trouvé le lien manquant entre les quasars rares et brillants et les Petits Points Rouges plus fréquents observés par James-Webb. »

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Jorryt Matthee, professeur adjoint et chef du groupe de recherche Astrophysique des galaxies à l’Institut des sciences et technologies d’Autriche, qui n’a pas participé à la nouvelle étude, ajoutant : « Ces résultats sont robustes en raison de la haute qualité des spectres lumineux de ces objets, avec des signatures claires de gaz alimenté par des trous noirs supermassifs. Bien que le nombre de nouveaux objets soit élevé, il n’est pas si inattendu. L’écart entre les deux populations connues est très important, et ces nouveaux objets pourraient bien appartenir à cette population manquante, mais il y en a probablement davantage. À mesure que les astronomes découvrent davantage de ces quasars cachés et recueillent des observations supplémentaires, la lumière qu’ils émettent peut être utilisée pour estimer la masse des étoiles et des trous noirs supermassifs dans leurs galaxies hôtes. Ces informations offriront de nouvelles perspectives sur l’évolution de ces géants dans l’Univers primitif. De plus, en comparant le nombre de quasars cachés découverts avec les prédictions des modèles théoriques, nous pouvons vérifier si ces résultats remettent en cause le modèle standard de l’Univers. »

Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.