Découvrir l'origine de l'objet le plus lourd de l'univers

Selon Live Science , grâce à des simulations, une équipe de recherche du Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian a créé un trou noir d'une masse 300 milliards de fois celle de notre Soleil.

La simulation a été réalisée pour trouver l'origine des trous noirs situés au centre de galaxies dont la masse est 10 milliards de fois celle du Soleil. En plus des trous noirs supermassifs connus, les scientifiques découvrent parfois des trous noirs supermassifs dont la masse dépasse largement ce que les humains peuvent imaginer. Ils sont souvent considérés comme les objets les plus lourds de l’univers.

Découverte de l'origine de l'objet le plus lourd de l'univers - 1 — Simulation de la combinaison de trois systèmes de quasars réalisée par Harvard-Smithsonian. (Photo : Harvard-Smithsonian)

Un exemple typique est celui de 2019, où des scientifiques ont observé pour la première fois le phénomène de trois galaxies entrant en collision les unes avec les autres, mettant en orbite les trous noirs supermassifs en leur centre pour fusionner. La collision s'est produite à près d'un milliard d'années-lumière de la Terre, dans le système stellaire SDSS J084905.51+111447.2. Pour observer ce phénomène, les astronomes doivent utiliser à la fois des télescopes terrestres et des télescopes spatiaux.

À l’aide d’une simulation cosmologique à haute résolution appelée ASTRID, l’équipe Harvard-Smithsonian a modélisé l’évolution de l’univers tel qu’il est apparu il y a environ 11 milliards d’années. Dans la simulation, l’équipe a assisté à la naissance d’un trou noir supermassif suite à la fusion de trois galaxies. Chacune de ces galaxies contient son propre quasar, un trou noir supermassif qui aspire la matière et émet un rayonnement intense capable d'éclipser toutes les étoiles de leurs galaxies hôtes réunies.

Lorsque le trio de quasars se rencontre, ils forment un trou noir encore plus grand et déclenchent une « frénésie » d’attraction de masse qui permet à l’objet combiné d’atteindre un état supermassif.

« Nous avons découvert un système très rare contenant un triple quasar au « midi » cosmique – environ 11 milliards d’années avant que les galaxies et les trous noirs supermassifs n’atteignent leur pic d’activité », a déclaré le Dr Yueying Ni, qui a dirigé l’équipe de recherche.

« Le système est constitué de trois quasars alimentés par des trous noirs supermassifs, chacun ayant une masse dix fois supérieure à celle de notre galaxie, la Voie lactée », a-t-il ajouté.

Découvrir l'origine de l'objet le plus lourd de l'univers - 2 — Des trous noirs supermassifs sur une trajectoire de collision alors que trois galaxies entrent en collision dans le système stellaire SDSS J084905.51+111447.2. (Photo : NASA)

Des simulations réalisées par superordinateur montrent que trois galaxies avec des trous noirs supermassifs en leur centre fusionnent en une seule galaxie avec un trou noir « supermassif » en son centre.

Les simulations de l'équipe montrent que la triple fusion du quasar a duré 150 millions d'années et a créé le trou noir le plus massif de toute la simulation, avec une masse 300 milliards de fois supérieure à celle de notre Soleil, encore plus grande que toutes les étoiles de la Voie lactée réunies.

Selon M. Yueying Ni, la combinaison d’un système de triple quasar et de la collision de trois galaxies est extrêmement rare. Cela explique pourquoi les scientifiques n’ont pas été en mesure de les détecter ou d’observer la formation d’un trou noir supermassif à partir d’un tel événement.

Les recherches de l'équipe Harvard-Smithsonian ont été publiées dans l'Astrophysical Journal le 30 novembre 2022.

Tra Khanh (Source : Live Science)

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