Le JWST révèle la paire de trous noirs la plus proche dans l’univers primitif

Des astronomes ont découvert la paire de trous noirs supermassifs en pleine alimentation la plus proche jamais confirmée dans l'univers primitif, séparés par seulement 4 900 années-lumière au sein d'un système de galaxies en fusion, tel qu'il existait seulement 1,3 milliard d'années après le Big Bang. Cette découverte, réalisée à l'aide du télescope spatial James Webb et de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array au Chili, a été acceptée pour publication dans Nature Astronomy.livescience

Le système, baptisé LID-1166, avait été détecté initialement comme une source de rayons X dans le cadre du Chandra COSMOS Legacy Survey, mais restait invisible même sur les images les plus profondes du télescope spatial Hubble. Le spectrographe proche infrarouge du JWST a révélé deux sources compactes et lumineuses dont les signatures spectrales indiquaient du gaz tourbillonnant à grande vitesse, la marque caractéristique des trous noirs en phase d'alimentation active.livescience

Percer la poussière cosmique

"Cette étape de la découverte n'a été possible que grâce aux capacités d'imagerie et de spectroscopie exceptionnelles du JWST, et en particulier à son instrument NIRSpec", a déclaré le co-auteur de l'étude Roberto Decarli, astronome à l'Institut national d'astrophysique italien à Bologne. "Des observations similaires depuis le sol seraient extrêmement difficiles en raison de la faible transparence de l'atmosphère à ces longueurs d'onde".livescience

Bien que d'autres candidats à des trous noirs doubles aient été repérés à des époques cosmiques encore plus reculées, ces paires étaient séparées par des dizaines de milliers d'années-lumière ou plus. LID-1166 représente le premier cas confirmé de deux trous noirs existant aussi près l'un de l'autre à une époque aussi précoce.livescience

Les données de l'ALMA ont en outre révélé d'importantes réserves de gaz froid associées à chaque trou noir, pointant vers deux galaxies sur le point de fusionner, ce qui exclut les scénarios où un trou noir aurait été éjecté de sa galaxie hôte.livescience

Une vague de découvertes sur les trous noirs de l'univers primitif

Cette trouvaille accompagne une étude distincte publiée cette semaine dans Astronomy & Astrophysics, qui rapporte la première détection de trois trous noirs supermassifs actifs au sein d'une même galaxie. Ce système, J0148-4214, est encore plus lointain, à 12,5 milliards d'années-lumière, et contient deux trous noirs centraux séparés par seulement 620 années-lumière, ainsi qu'un troisième situé à 5 500 années-lumière du centre.dailygalaxy+2

Ensemble, ces découvertes suggèrent que les fusions galactiques favorisaient déjà la croissance et l'appariement des trous noirs au cours du premier milliard d'années de l'univers, un processus prédit depuis longtemps par la théorie mais observé directement seulement maintenant.

"Ce qui est frappant ici, c'est de résoudre ce processus dans une paire obscurcie qui n'est séparée que de 1,5 kiloparsec", a déclaré Anna Trindade Falcão, astrophysicienne au Goddard Space Flight Center de la NASA, qui n'a pas participé à l'étude sur LID-1166. Cela, a-t-elle ajouté, "est le premier pas vers la découverte d'une population cachée de trous noirs dont nous savons, en théorie, qu'elle devrait exister".livescience