Une nouvelle étude révèle que les trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies, appelés quasars, peuvent parfois être obscurcis par des nuages denses de gaz et de poussière dans leurs galaxies hôtes.
Cela remet en question l’idée dominante selon laquelle les quasars ne sont masqués que par des anneaux de poussière en forme de beignet situés à proximité immédiate du trou noir.
Les quasars sont des objets extrêmement brillants alimentés par des trous noirs se gorgeant de la matière environnante. Leur puissant rayonnement peut être bloqué si d’épais nuages s’interposent entre nous et le quasar.
Les astronomes ont longtemps pensé que cette matière obscurcissante n’existait que dans l’environnement immédiat du quasar, dans un « tore poussiéreux » (ou beignet) qui l’entoure.
Aujourd’hui, une équipe de scientifiques dirigée par l’Université de Durham a découvert que dans certains quasars, l’obscurcissement est entièrement causé par la galaxie hôte dans laquelle réside le quasar.
À l’aide du réseau ALMA (Atacama Large Millimeter Array) au Chili, ils ont observé un échantillon de quasars très poussiéreux avec des taux de formation d’étoiles intenses.
Ils ont découvert que bon nombre de ces quasars vivent dans des galaxies très compactes, connues sous le nom de « galaxies en étoile », d’un diamètre ne dépassant pas 3 000 années-lumière.
Ces galaxies en étoile peuvent former plus de 1000 étoiles comme le soleil par an.
Pour former un si grand nombre d’étoiles, la galaxie a besoin d’une énorme quantité de gaz et de poussière, qui sont essentiellement les éléments constitutifs des étoiles. Dans de telles galaxies, les nuages de gaz et de poussière soulevés par la formation rapide d’étoiles peuvent s’accumuler et masquer complètement le quasar.
L’étude complète a été publiée dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (MRNRA). Auteur principal de l’étude Carolina Andonie, Ph.D. étudiant au Centre d’Astronomie Extragalactique de l’Université de Durham, a déclaré : « C’est comme si le quasar était enterré dans sa galaxie hôte.
« Dans certains cas, la galaxie environnante est tellement remplie de gaz et de poussière que même les rayons X ne peuvent pas s’en échapper.
« Nous avons toujours pensé que le beignet poussiéreux autour du trou noir était la seule chose qui cachait le quasar.
« Maintenant, nous réalisons que la galaxie entière peut participer.
« Ce phénomène ne semble se produire que lorsque le quasar subit une intense poussée de croissance. »
L’équipe estime que dans environ 10 à 30 % des quasars à formation d’étoiles très rapide, la galaxie hôte est seule responsable de l’obscurcissement du quasar.
Les résultats fournissent de nouvelles informations sur le lien entre la croissance des galaxies et l’activité des trous noirs.
Les quasars obscurcis pourraient représenter un stade précoce de l’évolution, lorsque les jeunes galaxies sont riches en gaz froids et en poussière, alimentant des taux élevés de formation d’étoiles et de croissance de trous noirs.
Le co-auteur de l’étude, le professeur David Alexander de l’Université de Durham, a déclaré : « C’est une phase d’évolution turbulente et désordonnée, lorsque le gaz et les étoiles entrent en collision et se regroupent au centre de la galaxie. La lutte alimentaire cosmique enveloppe le bébé quasar dans son cocon de poussière natal. »
La découverte de ces quasars enfouis aidera les scientifiques à comprendre le lien entre les galaxies et les trous noirs supermassifs situés en leur cœur.
Plus d’information:
Carolina Andonie et al, Obscuration au-delà du noyau : les quasars infrarouges peuvent être enterrés dans des étoiles extrêmement compactes, MRNRA (2023). Sur arXiv: DOI : 10.48550/arxiv.2310.02330