Mille milliards de soleils, 670 millions d’années après le Big Bang

Le télescope Euclid a identifié 31 quasars jusqu’alors inconnus datant des 800 premiers millions d’années de l’Univers, dont le quasar le plus lointain jamais signalé. Cette découverte transforme quelques objets exceptionnels en un premier échantillon permettant d’étudier comment des trous noirs supermassifs ont pu se former aussi tôt.

Une chronologie cosmique allant du Big Bang à 670 millions d’années montre un quasar alimenté par un trou noir supermassif en croissance au sein du vaste champ observé par Euclid. — Euclid a identifié 31 quasars inconnus des 800 premiers millions d’années de l’Univers, ouvrant la voie à une étude de population des premiers trous noirs supermassifs.

La mission Euclid de l’Agence spatiale européenne a découvert 31 quasars jusque-là inconnus, à des décalages vers le rouge compris entre 6,6 et 7,8. Douze se situent au-delà d’un redshift de 7, soit plus du double du nombre connu dans cette plage avant Euclid. Le plus lointain, EUCL J172902.75+641018.1, présente un redshift d’environ 7,77 et constitue actuellement le quasar le plus éloigné jamais signalé. [1] [2]

Pourquoi un quasar aussi précoce est difficile à expliquer

Un quasar n’est pas une étoile. C’est le centre extraordinairement lumineux d’une galaxie, où la matière qui tombe vers un trou noir supermassif forme un disque d’accrétion brûlant. Certains des nouveaux objets brillent autant qu’environ mille milliards de Soleils alors qu’ils sont observés seulement 670 millions d’années après le Big Bang. [3]

Ce calendrier pose le problème scientifique. Un trou noir doit partir d’une graine, accumuler de la matière et croître, mais le rayonnement et les rétroactions produits par l’accrétion peuvent limiter la vitesse à laquelle il se nourrit. La présence si précoce de systèmes très massifs et lumineux met à l’épreuve les modèles décrivant les premières graines de trous noirs, la formation des galaxies et la disponibilité de gaz dense.

Des records isolés à l’étude d’une population

La découverte provient d’environ 3 000 degrés carrés observés pendant les 18 premiers mois du relevé étendu d’Euclid. Les chercheurs ont appliqué des méthodes probabilistes et d’apprentissage automatique aux images d’Euclid, ajouté d’autres données optiques lorsqu’elles étaient disponibles, puis effectué un suivi spectroscopique de 123 candidats. Trente et un ont été confirmés comme quasars à grand redshift. [2]

L’intérêt dépasse donc un nouveau record de distance. Un échantillon permet d’estimer la fréquence des quasars précoces, de comparer leur luminosité et leur environnement, et de déterminer si les objets les plus brillants sont des survivants atypiques ou la manifestation d’un mécanisme de croissance plus répandu. [1] [3]

La prochaine contribution d’Euclid viendra de l’échelle : à mesure que le relevé s’étendra, la distribution de ces quasars devrait mieux contraindre les modèles expliquant l’apparition des premiers trous noirs géants et de leurs galaxies hôtes à la sortie de l’âge sombre cosmique.