Des chercheurs ont observé l’émission de rayons X du quasar le plus lumineux observé au cours des 9 derniers milliards d’années de l’histoire cosmique, connu sous le nom de SMSS J114447.77-430859.3, ou J1144 en abrégé. La nouvelle perspective met en lumière le fonctionnement interne des quasars et la manière dont ils interagissent avec leur environnement. La recherche est publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
Hébergé par une galaxie à 9,6 milliards d’années-lumière de la Terre, entre les constellations du Centaure et de l’Hydre, J1144 est extrêmement puissant, brillant 100 000 milliards de fois plus fort que le soleil. J1144 est beaucoup plus proche de la Terre que d’autres sources de même luminosité, permettant aux astronomes de mieux comprendre le trou noir alimentant le quasar et son environnement environnant.
L’étude a été dirigée par le Dr Elias Kammoun, chercheur postdoctoral à l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), et Zsofi Igo, titulaire d’un doctorat. candidat à l’Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE).
Les quasars sont parmi les objets les plus brillants et les plus éloignés de l’univers connu, alimentés par la chute de gaz dans un trou noir supermassif. Ils peuvent être décrits comme des noyaux galactiques actifs (AGN) de très haute luminosité qui émettent de grandes quantités de rayonnement électromagnétique observables dans les longueurs d’onde radio, infrarouge, visible, ultraviolette et des rayons X. J1144 a été initialement observé dans les longueurs d’onde visibles en 2022 par le SkyMapper Southern Survey (SMSS).
Pour cette étude, les chercheurs ont combiné les observations de plusieurs observatoires spatiaux : l’instrument eROSITA à bord de l’observatoire Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG), l’observatoire ESA XMM-Newton, le Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) de la NASA et Neil Gehrels de la NASA. Observatoire Swift.
L’équipe a utilisé les données des quatre observatoires pour mesurer la température des rayons X émis par le quasar. Ils ont trouvé que cette température était d’environ 350 millions de Kelvin, soit plus de 60 000 fois la température à la surface du soleil. L’équipe a également découvert que la masse du trou noir au centre du quasar est d’environ 10 milliards de fois la masse du soleil, et la vitesse à laquelle il croît est de l’ordre de 100 masses solaires par an.
La lumière en rayons X de cette source variait sur une échelle de temps de quelques jours, ce qui n’est généralement pas observé dans les quasars avec des trous noirs aussi grands que celui résidant dans J1144. L’échelle de temps typique de variabilité pour un trou noir de cette taille serait de l’ordre de mois ou même d’années. Les observations ont également montré que si une partie du gaz est avalée par le trou noir, une partie du gaz est éjectée sous la forme de vents extrêmement puissants, injectant de grandes quantités d’énergie dans la galaxie hôte.
Le Dr Kammoun, auteur principal de l’article, déclare : « Nous avons été très surpris qu’aucun observatoire à rayons X n’ait jamais observé cette source malgré son extrême puissance.
Il ajoute : « Des quasars similaires se trouvent généralement à des distances beaucoup plus grandes, ils apparaissent donc beaucoup plus faibles, et nous les voyons tels qu’ils étaient lorsque l’Univers n’avait que 2 à 3 milliards d’années. J1144 est une source très rare car elle est si lumineuse. et beaucoup plus proche de la Terre (bien que toujours à une distance énorme !), nous donnant un aperçu unique de ce à quoi ressemblent des quasars aussi puissants. »
« Une nouvelle campagne de surveillance de cette source débutera en juin de cette année, ce qui pourrait révéler d’autres surprises de cette source unique. »
Plus d’information:
ES Kammoun et al, Le premier regard aux rayons X sur SMSS J114447.77-430859.3 : le quasar le plus lumineux des 9 derniers Gyr, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2023). DOI : 10.1093/mnras/stad952