Le plus brillant et le plus rapide en croissance : Les astronomes identifient un quasar battant tous les records

19 février 2024

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par ESO

En utilisant le Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral (ESO), des astronomes ont caractérisé un quasar lumineux, le trouvant non seulement le plus lumineux de son genre mais aussi l'objet le plus lumineux jamais observé. Les quasars sont les noyaux lumineux de galaxies lointaines, et des trous noirs supermassifs les alimentent.

Le trou noir de ce quasar battant des records augmente en masse de l'équivalent d'un soleil par jour, ce qui en fait le trou noir en plus rapide croissance à ce jour.

Les trous noirs alimentant les quasars collectent de la matière de leur environnement dans un processus énergétique qui émet d'énormes quantités de lumière. Tellement que les quasars sont parmi les objets les plus lumineux de notre ciel, ce qui signifie que même les plus lointains sont visibles depuis la Terre. Généralement, les quasars les plus lumineux indiquent les trous noirs supermassifs en plus rapide croissance.

'Nous avons découvert le trou noir en plus rapide croissance connu à ce jour. Il a une masse équivalente à 17 milliards de soleils et consomme un peu plus d'un soleil par jour. Cela en fait l'objet le plus lumineux de l'univers connu,' explique Christian Wolf, astronome à l'Université nationale australienne (ANU) et premier auteur de l'étude publiée dans Nature Astronomy. Le quasar, appelé J0529-4351, est si loin de la Terre que sa lumière a mis plus de 12 milliards d'années pour nous parvenir.

La matière aspirée par ce trou noir, sous forme de disque, émet tellement d'énergie que J0529-4351 est plus de 500 billions de fois plus lumineux que le soleil. 'Toute cette lumière provient d'un disque d'accrétion chaud mesurant sept années-lumière de diamètre, cela doit être le plus grand disque d'accrétion de l'univers,' déclare Samuel Lai, étudiant en doctorat à l'ANU et co-auteur. Sept années-lumière représentent environ 15 000 fois la distance du soleil à l'orbite de Neptune.

Le quasar battant des records était remarquablement caché en pleine vue. 'C'est une surprise qu'il soit resté inconnu jusqu'à aujourd'hui alors que nous connaissons déjà environ un million de quasars moins impressionnants. Il nous regardait en face jusqu'à présent,' déclare Christopher Onken, co-auteur et astronome à l'ANU. Il ajoute que cet objet est apparu dans des images de l'ESO Schmidt Southern Sky Survey datant de 1980, mais il n'a pas été reconnu comme un quasar avant des décennies plus tard.

Trouver des quasars nécessite des données d'observation précises sur de vastes étendues de ciel. Les ensembles de données résultants sont si importants que les chercheurs utilisent souvent des modèles d'apprentissage automatique pour les analyser et distinguer les quasars des autres objets célestes.

Cependant, ces modèles sont formés sur des données existantes, ce qui limite les candidats potentiels aux objets similaires à ceux déjà connus. Si un nouveau quasar est plus lumineux que tout ce qui a été observé précédemment, le programme pourrait le rejeter et le classifier comme une étoile pas trop éloignée de la Terre.

Une analyse automatisée des données du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne a écarté J0529-4351 pour être trop lumineux pour être un quasar, suggérant qu'il s'agissait plutôt d'une étoile. Les chercheurs l'ont identifié comme un quasar lointain l'année dernière en utilisant des observations du télescope de 2,3 mètres de l'ANU à l'Observatoire de Siding Spring en Australie.

Cependant, découvrir qu'il s'agissait du quasar le plus lumineux jamais observé nécessitait un télescope plus grand et des mesures d'un instrument plus précis. Le spectrographe X-shooter sur le VLT de l'ESO dans le désert d'Atacama au Chili a fourni des données cruciales.

Le trou noir en plus forte croissance jamais observé sera également une cible parfaite pour la mise à niveau GRAVITY+ sur l'Interféromètre du VLT de l'ESO, conçue pour mesurer précisément la masse des trous noirs, y compris ceux loin de la Terre. De plus, le Télescope Extrêmement Grand de l'ESO (ELT), un télescope de 39 mètres en construction dans le désert d'Atacama au Chili, rendra l'identification et la caractérisation de ces objets insaisissables encore plus faisables.

Trouver et étudier des trous noirs supermassifs lointains pourrait éclairer certains des mystères de l'univers primitif, y compris comment ils et leurs galaxies hôtes se sont formés et ont évolué. Mais ce n'est pas la seule raison pour laquelle Wolf les recherche. 'Personnellement, j'aime simplement la chasse,' dit-il. 'Pendant quelques minutes par jour, j'ai l'impression d'être un enfant, à jouer à la chasse au trésor, et maintenant je mets tout sur la table que j'ai appris depuis.'

Fourni par ESO