En ce qui concerne les objets les plus brillants et les plus puissants de l’Univers, peu de choses peuvent battre un Quasar. Un éclatement de rayons gamma d’une supernova peut être plus énergétique, mais ne dure pas très longtemps. Les quasars, en comparaison, peuvent émettre 1000 fois le rayonnement de la Voie lactée et continuer à le faire pendant des centaines de millions d’années.
Ils tirent toute cette énergie des trous noirs supermassifs qui vivent au centre des galaxies. Lorsque la matière tombe vers le trou noir, un disque d’accrétion se forme autour de lui : un nuage tourbillonnant de matière énergétique qui s’échauffe par frottement et libère un rayonnement électromagnétique. Le Quasar qui en résulte peut être si brillant qu’il noie la lumière du reste de sa galaxie de notre point de vue.
Le 5 avrile, des chercheurs ont annoncé la découverte d’un rare double quasar dans l’Univers primordial. Les deux quasars sont gravitationnellement liés, en spirale l’un vers l’autre. Leurs galaxies hôtes sont en train de fusionner, et les trous noirs supermassifs générant les quasars finiront également par entrer en collision et fusionner.
“Nous commençons à dévoiler cette pointe de l’iceberg de la population des premiers quasars binaires”, a déclaré Xin Liu, chercheur à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, dans un communiqué de presse. « C’est le caractère unique de cette étude. Il nous dit en fait que cette population existe, et maintenant nous avons une méthode pour identifier les doubles quasars qui sont séparés par moins que la taille d’une seule galaxie.
Aussi brillants que soient les quasars, détecter – et interpréter – les signaux reçus des quasars distants n’est pas facile. Cette paire de quasars existait à peine trois milliards d’années après le Big Bang, pendant une période connue sous le nom de midi cosmique : l’ère il y a entre 10 et 11 milliards d’années où la formation d’étoiles dans l’Univers était à son apogée. Ce sont des objets très, très éloignés.
Il a fallu une grande collaboration et une demi-douzaine de télescopes pour arriver à ce résultat. Les deux objets portent le nom de leurs désignations Sloan Digital Sky Survey J0749 + 2255 et ont été identifiés comme un double quasar à l’aide du vaisseau spatial Gaia de l’Agence spatiale européenne. La confirmation de la caractérisation de l’objet a nécessité des observations dans l’infrarouge à la fois du télescope spatial Hubble et des observatoires WM Keck à Hawaï. Des informations supplémentaires sur les objets dans d’autres longueurs d’onde ont été recueillies à l’aide de l’Observatoire international Gemini (optique et proche infrarouge), du Karl G. Jansky Very Large Array (radio) et de l’Observatoire de rayons X Chandra de la NASA (rayons X).
Comme pour assembler un puzzle, chaque longueur d’onde offrait des informations différentes sur les quasars et aidait les chercheurs à comprendre ce qui se passait dans ce système de galaxies binaires distantes.
La puissante résolution de Hubble leur a également permis d’exclure la possibilité qu’ils voyaient en fait le même quasar deux fois en raison des effets bancaux de la lentille gravitationnelle.
Les doubles quasars J0749 + 2255 sont si proches qu’ils sont séparés par moins que l’espace d’une seule galaxie, donc les résoudre à une distance de 10-11 milliards d’années-lumière est un exploit incroyable.
Le prochain télescope Nancy Grace Roman de la NASA sera un outil idéal pour trouver d’autres exemples de quasars doubles. Il aura une résolution similaire à Hubble, mais avec un champ de vision plus large pour imager plus du ciel à la fois.
Avec une plus grande taille d’échantillon, les astronomes pourront faire de meilleurs modèles d’évolution galactique dans l’Univers primordial.
