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Des paires de quasars observées par Hubble lors de fusions galactiques

Deux points lumineux au milieu de traînées roses et bleues, représentant des quasars dans des galaxies, sur fond noir.

De telles observations sont essentielles à la compréhension des fusions galactiques, car, selon les chercheurs, le rôle des quasars dans ces rencontres est central.

Photo : NASA/ESA/J. Olmsted

Radio-Canada

Des astronomes américains ont observé une paire de quasars si proches l'un de l'autre qu'ils apparaissent comme un seul objet sur les photos captées par les télescopes terrestres, mais qui se révèlent très distinctement dans l’objectif du télescope spatial Hubble.

L’astronome Yue Shen, de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, et ses collègues d’autres institutions estiment que les deux quasars sont très proches l’un de l’autre, mais qu'ils se trouvent dans les noyaux de deux galaxies en fusion.

L’événement céleste est si éloigné qu’il se serait produit il y a 10 milliards d'années, le temps pour la lumière de parvenir à notre planète.

Les scientifiques ont ensuite réussi un doublé dans la même journée en trouvant une autre paire de quasars dans un autre duo de galaxies en fusion.

Deux images montrant deux points très lumineux sur un fond noir.

Ces deux images captées par le télescope spatial Hubble révèlent deux paires de quasars qui existaient il y a 10 milliards d'années et qui se trouvent au cœur de galaxies en fusion.

Photo : ASA/ESA/H. Hwang/N. Zakamska/Y. Shen

Repères

  • Les quasars sont parmi les objets les plus lumineux de l'Univers;
  • Ils sont alimentés par un trou noir supermassif qui se nourrit voracement de la matière en expansion autour de lui, libérant un torrent de radiations;
  • Ce type d’objets célestes provient du centre d'une galaxie lointaine.

La découverte de ces quatre quasars permet de mieux cerner les collisions entre galaxies et la fusion des trous noirs supermassifs dans l'Univers primitif, expliquent les chercheurs dans un communiqué de la NASA.

Nous estimons que dans l'Univers lointain, pour 1000 quasars, il y a un quasar double. Trouver ces quasars doubles revient donc à trouver une aiguille dans une botte de foin, explique Yue Shen, l’auteur principal de ces travaux, dont le détail est publié dans le journal Nature Astronomy (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Les quasars sont dispersés dans tout le ciel observable, mais ils étaient particulièrement abondants il y a 10 milliards d'années. À l'époque, affirment les astronomes, de nombreuses fusions de galaxies alimentaient les trous noirs. Pour cette raison, plusieurs quasars doubles se seraient produits.

Il s'agit du premier échantillon de quasars doubles datant de l'époque la plus intense de la formation des galaxies. Nous pouvons certainement les utiliser pour vérifier nos hypothèses sur la façon dont les trous noirs supermassifs s'assemblent pour finalement former des trous noirs binaires, affirme Nadia Zakamska de l'Université Johns Hopkins à Baltimore, qui a également participé à ces travaux.

Des observations importantes

De telles observations sont essentielles dans notre compréhension des fusions galactiques, car, selon les chercheurs, le rôle des quasars dans ces rencontres est central.

Lorsque deux galaxies proches commencent à se déformer gravitationnellement l'une l'autre, leur interaction entraîne de la matière dans leurs trous noirs respectifs, allumant leurs quasars, expliquent les scientifiques.

Selon les connaissances actuelles, au fil du temps, le rayonnement des quasars déclenche de puissants vents galactiques, qui balaient la majeure partie du gaz des galaxies en fusion. Sans gaz, la formation d'étoiles cesse, et les galaxies évoluent en galaxies elliptiques.

Les quasars ont un impact profond sur la formation des galaxies dans l'Univers, poursuit Nadia Zakamska. Trouver des quasars doubles à cette époque précoce est important, car nous pouvons maintenant tester une hypothèse sur la façon dont les trous noirs et leurs galaxies hôtes évoluent ensemble.

À ce jour, les astrophysiciens ont découvert plus de 100 quasars doubles dans des galaxies en fusion. Cependant, aucun d'entre eux n'est aussi vieux que les deux quasars doubles observés dans cette étude.

Les images de Hubble montrent que les quasars de chaque paire ne sont séparés que d'environ 10 000 années-lumière. En comparaison, notre Soleil se trouve à 26 000 années-lumière du trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie, la Voie lactée.

Hubble a été mis en orbite le 24 avril 1990. Ce premier télescope spatial a bouleversé l'astronomie et notre vision de l'Univers en dévoilant des images saisissantes de celui-ci. À ce jour, le télescope a permis :

  • de situer la formation de l'Univers à 13,8 milliards d'années avant notre ère;
  • de confirmer l'existence de la matière sombre;
  • de confirmer l'accélération de l'expansion de l'Univers;
  • de mieux connaître les planètes du système solaire, notamment Saturne et Jupiter.

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