Des jets de rayons X d'une puissance exceptionnelle ont été détectés émanant de deux trous noirs supermassifs. Ces structures cosmiques remontent à une époque où l'Univers était encore jeune.
Ces découvertes, réalisées grâce aux observations du télescope spatial Chandra et du réseau de radiotélescopes VLA, révèlent des jets s'étendant sur près de 300 000 années-lumière. Ils proviennent de quasars situés à plus de 11 milliards d'années-lumière de la Terre, témoignant d'une activité intense lors des premiers âges de l'Univers.
Un jet puissant émanant du trou noir supermassif au cœur de la galaxie Cen A.
Crédit: NASA/CXC/SAO/D. Bogensberger et al; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk;
Les chercheurs ont pu observer ces jets alors que l'Univers n'avait que 3 milliards d'années. Cette période était marquée par une croissance rapide des galaxies et de leurs trous noirs centraux. Les jets offrent un aperçu unique des conditions régnant à cette époque.
L'étude suggère que ces jets sont visibles grâce à l'interaction des électrons qu'ils contiennent avec les photons du fond diffus cosmologique, lumière fossile du Big Bang. Cette collision accélère les photons jusqu'à les transformer en rayons X, détectables par nos instruments. Ce mécanisme explique pourquoi ces structures restent observables malgré leur éloignement.
Les analyses révèlent que les particules dans ces jets voyagent à des vitesses proches de celle de la lumière. L'énergie libérée est comparable à celle produite par 10 000 milliards de soleils, un chiffre qui illustre l'extrême violence de ces phénomènes.
Ces observations permettent aux astronomes de mieux comprendre l'influence des trous noirs supermassifs sur l'évolution des galaxies. Les jets, en interagissant avec leur environnement, jouent un rôle clé dans la régulation de la formation stellaire et la distribution de la matière dans l'Univers jeune.
Image en rayons X du quasar J1610+1811, montrant un jet s'étendant sur des distances cosmiques.
Crédit: X-ray: NASA/CXC/CfA/J. Maithil et al.; Illustration: NASA/CXC/SAO/M. Weiss; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk
Comment les jets de trous noirs interagissent-ils avec le fond diffus cosmologique ?
Les jets émis par les trous noirs supermassifs contiennent des électrons se déplaçant à des vitesses proches de celle de la lumière. Lorsque ces électrons entrent en collision avec les photons du fond diffus cosmologique, ils leur transfèrent une partie de leur énergie.
Ce processus, connu sous le nom de diffusion Compton inverse, transfert de l'énergie aux photons jusqu'à former des rayons X. Cela rend les jets visibles sur des distances cosmiques.
Le fond diffus cosmologique, vestige du Big Bang, était plus dense dans l'Univers jeune. Cette densité accrue facilitait les interactions avec les particules des jets, amplifiant ainsi leur visibilité.
Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour étudier les conditions physiques régnant dans l'Univers primordial, grâce à l'observation de ces interactions.
Quel est l'impact des trous noirs supermassifs sur l'évolution des galaxies ?
Les trous noirs supermassifs, en émettant des jets de particules énergétiques, influencent profondément leur galaxie hôte. Ces jets peuvent chauffer le gaz environnant, empêchant la formation de nouvelles étoiles.
Dans certains cas, ils peuvent aussi comprimer le gaz, déclenchant au contraire une flambée de formation stellaire. Ce double rôle illustre la complexité des mécanismes régissant l'évolution des galaxies.
Les observations de jets anciens permettent de retracer l'histoire de ces interactions. Elles révèlent comment les trous noirs ont façonné les galaxies au fil des milliards d'années.
Comprendre ces processus est essentiel pour reconstituer l'histoire de l'Univers et prédire son évolution future.