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Un trou noir supermassif qui ne devrait pas exister
Robin Dienel (Avec l'aimable autorisation de la Carnegie Institution for Science)
Une équipe d'astronomes, dont deux du MIT, a détecté le trou noir supermassif le plus éloigné jamais observé. Le trou noir se trouve au centre d'un quasar ultrabrillant, dont la lumière a été émise à peine 690 millions d'années après le Big Bang. Cette lumière a mis environ 13 milliards d'années pour nous parvenir, un laps de temps presque égal à l'âge de l'univers.
Le trou noir est environ 800 millions de fois plus massif que notre soleil - un Goliath selon les normes modernes et une anomalie relative dans l'univers primitif. C'est le seul objet que nous ayons observé de cette époque, déclare le professeur de physique Robert Simcoe de l'Institut Kavli d'astrophysique et de recherche spatiale du MIT. Il a une masse extrêmement élevée, et pourtant l'univers est si jeune que cette chose ne devrait pas exister. L'univers n'était tout simplement pas assez vieux pour créer un trou noir aussi gros. C'est très déroutant.
À l'intrigue s'ajoute l'environnement dans lequel le trou noir s'est formé : les scientifiques en ont déduit qu'il s'est formé au moment même où l'univers subissait un changement fondamental loin d'un environnement opaque dominé par l'hydrogène neutre, dans lequel les électrons sont liés à leur noyau . Au fur et à mesure que davantage d'étoiles et de galaxies se formaient, elles ont finalement généré suffisamment de rayonnement pour basculer l'hydrogène vers un état ionisé, dans lequel les électrons ont été libérés, produisant un plasma d'électrons et de protons non associés qui existe encore aujourd'hui.
Le trou noir a été identifié et étudié à l'aide des données recueillies dans les télescopes de Magellan au Chili par FIRE (Folded-port Infrared Echellette), un spectromètre construit par Simcoe qui classe les objets sur la base de leurs spectres infrarouges. Compte tenu de ces données, l'équipe pense que le trou noir nouvellement découvert existait dans un environnement à moitié neutre et à moitié ionisé.
Ce que nous avons découvert, c'est que l'univers était d'environ 50/50 - c'est un moment où les premières galaxies ont émergé de leurs cocons de gaz neutre et ont commencé à briller, dit Simcoe, co-auteur d'un La nature article sur la découverte. Il s'agit de la mesure la plus précise de cette période et d'une véritable indication du moment où les premières étoiles se sont allumées.
Comment un trou noir aussi massif s'est-il formé si tôt dans l'histoire de l'univers reste un mystère. On pense que les trous noirs se développent en absorbant la masse de l'environnement environnant. Des trous noirs extrêmement grands comme celui-ci devraient se former sur des périodes bien supérieures à 690 millions d'années.
Si vous commencez avec une graine comme une grande étoile, et que vous la laissez croître au rythme maximum possible, et que vous commencez au moment du Big Bang, vous ne pourrez jamais faire quelque chose avec 800 millions de masses solaires - c'est irréaliste, dit Simcoe. Il doit donc y avoir une autre façon de se former. Et comment cela se passe exactement, personne ne le sait.