Crédit d'image: SDSS
Les quasars les plus éloignés connus montrent que certains trous noirs supermassifs se sont formés lorsque l'univers n'avait que 6% de son âge actuel, soit environ 700 millions d'années après le big bang.
Comment les trous noirs de plusieurs milliards de masses solaires se sont formés si rapidement dans l'univers très précoce est un mystère soulevé par les astronomes avec le Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Ils ont découvert 13 des quasars les plus anciens et les plus éloignés jamais trouvés.
"Nous espérons au moins doubler ce nombre au cours des trois prochaines années", a déclaré Xiaohui Fan de l'Observatoire Steward de l'Université de l'Arizona à Tucson.
Fan a dirigé l'équipe SDSS qui a découvert les quasars éloignés, qui sont des objets compacts mais lumineux qui seraient alimentés par des trous noirs supermassifs. Le quasar le plus éloigné, dans la constellation de la Grande Ourse, est à environ 13 milliards d'années-lumière.
Les quasars les plus anciens soulèvent d'autres questions alléchantes sur l'univers primitif. Fan en a parlé aujourd'hui (13 février) lors de la réunion annuelle de l'American Association for the Advancement of Science à Seattle.
L'univers infantile était l'hydrogène et l'hélium.
"Mais nous voyons beaucoup d'autres éléments autour de ces premiers quasars", a déclaré Fan. «Nous voyons des preuves de carbone, d'azote, de fer et d'autres éléments, et on ne sait pas comment ces éléments y sont arrivés. Il y a autant de fer, proportionnel à la population de ces premiers systèmes, qu'il y en a dans les galaxies matures à proximité. »
Les astronomes estiment l'âge actuel de l'univers à 13,7 milliards d'années. Les quasars du premier univers semblaient aussi matures que les galaxies voisines qui, comme la Voie lactée, se sont formées quelques milliards d'années après le big bang.
De plus, des radioastronomes collaborant avec des chercheurs du SDSS ont détecté du monoxyde de carbone, un élément clé des nuages moléculaires, près des anciens quasars.
Toutes ces preuves suggèrent que les premières galaxies matures se sont formées juste à côté des anciens trous noirs supermassifs du tout premier univers.
Bien que les cosmologistes ne paniquent pas, ils doivent affiner la théorie pour clarifier ce qui se passe.
Fan et ses collègues croient que les quasars les plus anciens peuvent être utilisés pour sonder la fin de l'âge cosmique et le début de la Renaissance cosmique.
Au soi-disant âge sombre cosmique, l'univers était un endroit froid et opaque sans étoiles. Puis vint une phase critique où l'univers traversa une transition rapide. Les premières galaxies et quasars se sont formées à la Renaissance cosmique, chauffant l'univers, il est donc devenu le lieu que nous voyons aujourd'hui.
Fan et ses collègues pensent que certains de leurs quasars les plus anciens connus pourraient traverser la transition critique.
«Nos observations suggèrent que ce que nous pouvons voir pendant cette transition est que l'hydrogène atomique devient complètement ionisé. Ce processus d'ionisation a été l'un des processus importants en cours au cours du premier milliard d'années. »
Les observations actuelles commencent à peine à révéler quand et comment ce processus d'ionisation s'est produit. Les données de quasars éloignés combinées à d'autres preuves, telles que le fond cosmique des micro-ondes, qui est le rayonnement relique du big bang, commenceront à tester la théorie de la façon dont les premières galaxies sont apparues dans l'univers, a déclaré Fan.
Il faudra peut-être le télescope spatial à grande ouverture, le télescope spatial James Webb de 6,5 mètres de la NASA, pour vraiment explorer ce qui s'est passé entre les âges sombres cosmiques et la Renaissance cosmique, a déclaré Fan.
Les télescopes terrestres optiques / infrarouges ne peuvent pas détecter les objets décalés vers le rouge bien au-delà de 6,5, a noté Fan. La vapeur d'eau dans l'atmosphère de la Terre absorbe des longueurs d'onde infrarouges plus longues, il faudra donc un télescope spatial, probablement avec une ouverture plus grande que celle du télescope Spitzer de la NASA en orbite autour de la Terre, pour étudier des objets au décalage vers le rouge 7, 8 ou 10 pouces. détail, a déclaré Fan.
(Le soi-disant décalage vers le rouge est un phénomène proportionnel à la vitesse d'un objet céleste s'éloignant de la Terre. Les raies de son spectre se déplacent vers des longueurs d'onde rouges plus longues. Les astronomes croient maintenant que les objets les plus éloignés reculent de la Terre aux vitesses les plus élevées, donc plus un objet est éloigné, plus son redishift est important.)
Source d'origine: communiqué de presse UA
