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NASA telescopes discover record-breaking black hole

ALes télescopes de la NASA découvrent un trou noir éloigbé record

par Megan Watzke, Chandra X-ray Center

Cette image contient le trou noir le plus éloigné jamais détecté par les rayons X, un résultat qui pourrait expliquer la formation de certains des premiers trous noirs supermassifs de l'univers. Comme nous le rapportons dans notre communiqué de presse, cette découverte a été faite à l’aide des rayons X de l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA (violet) et des données infrarouges du télescope spatial James Webb de la NASA (rouge, vert, bleu). Le trou noir extrêmement éloigné est situé dans la galaxie UHZ1 en direction de l'amas de galaxies Abell 2744. L'amas de galaxies se trouve à environ 3,5 milliards d'années-lumière de la Terre. Les données Webb révèlent cependant que UHZ1 est beaucoup plus loin qu'Abell 2744. À environ 13,2 milliards d'années-lumière, UHZ1 est visible alors que l'univers n'avait que 3 % de son âge actuel. Crédit : Centre de radiographie Chandra

Les astronomes ont découvert le trou noir le plus éloigné jamais observé en rayons X, à l'aide des télescopes de la NASA. Le trou noir se trouve à un stade précoce de croissance jamais observé auparavant, où sa masse est similaire à celle de sa galaxie hôte.

Ce résultat pourrait expliquer comment se sont formés certains des premiers trous noirs supermassifs de l’univers.

En combinant les données de l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA et du télescope spatial James Webb de la NASA, une équipe de chercheurs a pu trouver la signature révélatrice d'un trou noir en croissance à peine 470 millions d'années après le Big Bang.

"Nous avions besoin de Webb pour trouver cette galaxie remarquablement lointaine et de Chandra pour trouver son trou noir supermassif", a déclaré Akos Bogdan du Centre d'astrophysique | Harvard & Smithsonian (CfA) qui dirige un nouvel article disponible sur le serveur de préimpression arXiv et dont la publication est prévue dans la revue Nature Astronomy décrivant ces résultats. "Nous avons également profité d'une loupe cosmique qui a augmenté la quantité de lumière détectée." Cet effet grossissant est connu sous le nom de lentille gravitationnelle.

Bogdan et son équipe ont découvert le trou noir dans une galaxie nommée UHZ1 en direction de l'amas de galaxies Abell 2744, situé à 3,5 milliards d'années-lumière de la Terre. Les données Webb ont cependant révélé que la galaxie est beaucoup plus éloignée que l'amas, à 13,2 milliards d'années-lumière de la Terre, alors que l'univers n'avait que 3 % de son âge actuel.

Ensuite, plus de deux semaines d’observations avec Chandra ont montré la présence d’un gaz intense et surchauffé émettant des rayons X dans cette galaxie – une marque pour un trou noir supermassif en pleine croissance. La lumière de la galaxie et les rayons X du gaz autour de son trou noir supermassif sont amplifiés d'environ un facteur quatre par la matière intervenant dans Abell 2744 (en raison de la lentille gravitationnelle), améliorant le signal infrarouge détecté par Webb et permettant à Chandra de détecter la faible source de rayons X.

"Il y a des limites physiques à la rapidité avec laquelle les trous noirs peuvent se développer une fois qu'ils se sont formés, mais ceux qui naissent plus massifs ont une longueur d'avance. C'est comme planter un jeune arbre, qui prend moins de temps pour devenir un arbre de taille réelle que si vous avez commencé avec seulement une graine", a déclaré Andy Goulding de l'Université de Princeton. Goulding est co-auteur de l'article Nature Astronomy et auteur principal d'un nouvel article dans The Astrophysical Journal Letters qui rapporte la distance et la masse de la galaxie à l'aide d'un spectre de Webb.

L'équipe de Bogdan a trouvé des preuves solides que le trou noir nouvellement découvert est né massif. On estime que sa masse se situe entre 10 et 100 millions de soleils, sur la base de la luminosité et de l'énergie des rayons X. Cette plage de masse est similaire à celle de toutes les étoiles de la galaxie où elle vit, ce qui contraste fortement avec les trous noirs situés au centre des galaxies de l'univers proche, qui ne contiennent généralement qu'environ un dixième de pour cent de la masse de leur masse. les étoiles de la galaxie hôte.

La grande masse du trou noir à un jeune âge, ainsi que la quantité de rayons X qu'il produit et la luminosité de la galaxie détectée par Webb, tous concordent avec les prédictions théoriques de 2017 du co-auteur Priyamvada Natarajan de l'Université de Yale pour un " Trou noir surdimensionné" qui s'est formé directement à partir de l'effondrement d'un énorme nuage de gaz.

"Nous pensons qu'il s'agit de la première détection d'un 'trou noir démesuré' et de la meilleure preuve jusqu'à présent obtenue que certains trous noirs se forment à partir d'énormes nuages de gaz", a déclaré Natarajan. "Pour la première fois, nous assistons à une brève étape au cours de laquelle un trou noir supermassif pèse à peu près autant que les étoiles de sa galaxie, avant de prendre du retard."

Les chercheurs prévoient d'utiliser ces résultats ainsi que d'autres résultats provenant de Webb et de ceux combinant les données d'autres télescopes pour dresser un tableau plus large de l'univers primitif.

Crédit : Centre de radiographie Chandra

Le télescope spatial Hubble de la NASA a précédemment montré que la lumière provenant de galaxies lointaines est fortement amplifiée par la matière présente dans l'amas de galaxies intermédiaire de premiier plan ce qui explique en partie les observations de Webb et Chandra décrites ici.

L'article décrivant les résultats de l'équipe de Bogdan apparaît dans Nature Astronomy et une prépublication est disponible en ligne. Outre ceux mentionnés ci-dessus, les auteurs comprennent Orsolya Kovacs (Université Masaryk, République tchèque), Grant Tremblay (CfA), Urmila Chadayammuri (CfA), Marta Volonteri (Institut d'Astrophysique de Paris, France), Ralph Kraft (CfA) , William Forman (CfA), Chrisine Jones (CfA), Eugene Churazov (Institut Max Planck d'astrophysique, Allemagne) et Irina Zhuravleva (Université de Chicago).

Les données Webb utilisées dans les deux articles font partie d'une enquête appelée Ultradeep Nirspec et nirCam ObserVations before the Epoch of Reionization (UNCOVER). L'article dirigé par Andy Goulding, membre de l'équipe UNCOVER, apparaît dans Astrophysical Journal Letters. Les co-auteurs comprennent d'autres membres de l'équipe UNCOVER, ainsi que Bogdan et Natarajan. Un document d'interprétation détaillé comparant les propriétés observées d'UHZ1 avec des modèles théoriques pour les galaxies de trous noirs surdimensionnés est à paraître.

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COMMENTAIRES

Questions des lactrurs actuels sur mon dos !!:

1/Queles sont les nouvelles découvertes de James Webb ?

Les scientifiques utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA viennent de faire une découverte révolutionnaire en révélant comment les planètes sont créées. En observant la vapeur d'eau dans les disques protoplanétaires, Webb a confirmé un processus physique impliquant la dérive de solides recouverts de glace depuis les régions extérieures des disques v

2/Les trous noirs supermassifs sont-ils réels ?

Les astronomes pensent que les trous noirs supermassifs se trouvent au centre de pratiquement toutes les grandes galaxies, même de notre propre Voie lactée. Les astronomes peuvent les détecter en surveillant leurs effets sur les étoiles et les gaz proches. 

3/Quelles sont historiquement les 5 théories sur l’origine de l’univers ?

La Terre plate, le modèle géocentrique, l'héliocentricité, la galacticocentricité, le Big Bang, le Big Bang inflationniste… Chaque modèle explique ce que l'on savait à l'époque et ce que les mesures pouvaient confirmer. Nous ne pouvons pas dire que ces théories étaient fausses ; il serait peut-être plus vrai de dire qu’elles  étaient incomplets.!!!!

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More information: Akos Bogdan et al, Evidence for heavy seed origin of early supermassive black holes from a z~10 X-ray quasar, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02111-9 . www.nature.com/articles/s41550-023-02111-9 , On arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2305.15458

Andy D. Goulding et al, UNCOVER: The Growth of the First Massive Black Holes from JWST/NIRSpec—Spectroscopic Redshift Confirmation of an X-Ray Luminous AGN at z = 10.1, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acf7c5

Journal information: Astrophysical Journal L