Les quasars représentent certains des phénomènes les plus lumineux et les plus énergiques de l'univers. Ces puissances éloignées sont entraînées par des trous noirs supermassifs – les moteurs gravitationnels colossaux avec des masses à des milliards à des milliards de fois celles de notre soleil – qui dévorent activement la matière à des taux incroyables.
Comme le gaz, la poussière et le matériau stellaire se déchaînent vers l'intérieur à travers un disque d'accrétion surchauffé à des millions de degrés, cette question libère une énergie considérable à travers le spectre électromagnétique avant de traverser l'horizon de l'événement. Les émissions qui en résultent peuvent surpasser des galaxies entières malgré une région provenant d'une région pas plus grande que notre système solaire.
La découverte de trous noirs de masse-masse-solaire dans les quasars lointains remet en question les modèles de croissance conventionnels en astrophysique. Les scientifiques ont observé ces trous noirs supermassifs (SMBHS) à des décalages vers le rouge au-delà de Z≳6, lorsque l'univers avait moins d'un milliard d'années – un temps insuffisant théoriquement pour qu'ils atteignent des masses aussi énormes grâce à une accrétion limitée à Eddington standard des graines de masse stellaire.
L'accrétion limitée à Eddington représente le taux maximal à laquelle la matière peut tomber dans un trou noir tout en maintenant l'équilibre entre la traction gravitationnelle et la pression de rayonnement.
Rendre les questions plus déroutantes et récentes des mesures de zones de proximité quasar (régions de la transmission de la lumière accrue dans le milieu intergalactique) et les caractéristiques spectrales suggèrent que ces premiers quasars ont une durée de vie active étonnamment courte de moins d'un million d'années.
Une équipe dirigée par Dominika ďurovčíková de l'Institut du MIT Kavli for Astrophysics and Space Research a exploré des mécanismes de croissance alternatifs, notamment l'accrétion épisodique de super-eddington, les fusions de trou noir et la croissance assistée par jet pour expliquer comment ces géants cosmiques ont réalisé un développement rapide dans l'univers précoce. L'équipe a examiné les jeunes quasars à Redshift Z ~ 6 en utilisant des observations de l'explorateur spectroscopique multi-unités du très grand télescope (Muse).
Les chercheurs ont spécifiquement ciblé des quasars avec des zones de proximité inhabituellement petites, qui suggèrent des durées de vie actives extrêmement courtes de moins d'un million d'années, ce qui est aussi bref que 1 000 ans. En recherchant des nébuleuses Lyman-alpha étendues (vastes nuages brillants d'hydrogène) autour de ces quasars, l'équipe visait à déterminer si ces objets sont vraiment dans leurs phases d'accrétion précoce (qui seraient indiquées par des nébuleuses petites ou absentes) ou si leurs petites zones de proximité pourraient plutôt être causées par des effets d'observation directionnels érochant les émissions nébulaires plus importantes.
Leurs conclusions, publiées sur le arxiv Serveur préimprimée, ajoutez des preuves convaincantes que ces quasars éloignés n'ont déclenché que récemment leurs moteurs d'accrétion intense, révélant des trous noirs supermassifs pris dans les premiers moments de leurs phases d'alimentation actives.
Cette observation remet profondément sur les modèles conventionnels de croissance des trous noirs supermassifs, car il suggère que ces géants cosmiques ont en quelque sorte atteint leurs énormes masses grâce à des mécanismes qui défient notre compréhension actuelle des processus d'accumulation réguliers et progressifs dans l'univers précoce.
