Cet Etonnant Trou Noir le Plus Lointain

Son nom est ULAS J1120+0641, c'est une source lumineuse très très intense, on l'appelle un Quasar. Il s'agit en fait de l'émission produite par un trou noir gigantesque planqué au centre d'une galaxie. La particularité, et non des moindres, de ULAS J1120+0641, c'est sa distance. C'est le trou noir le plus lointain que l'on connaisse. Il est si loin qu'on ne comprend pas comment il peut être là, à ce moment de l'histoire de l'Univers : 13 milliards d'années-lumière... Si vous vous souvenez, j'avais relaté sa découverte ici même en juin 2011.

Image de la région de ULAS J1120+0641 (cercle blanc)
(A. Moretti et al.)

Ce qui cloche dans ce trou noir supermassif, c'est justement qu'il est déjà supermassif, avec pas moins de 2 milliards de masses solaires. Comment un trou noir a pu grossir jusqu'à cette masse en seulement 750 millions d'années (qui est l'âge de l'Univers où se trouve ce quasar) ? Les astrophysiciens n'en savent rien, c'est une véritable énigme.

Et l'énigme vient plutôt de s'épaissir encore... Une équipe d'astrophysiciens italiens emmenée par Alberto Moretti de l'Osservatorio Astronomico di Brera à Milan vient de publier une étude de l'observation en rayons X de ce quasar hors du commun. Ils ont pour cela exploité les données du télescope à rayons X XMM-Newton. L'observation fine du spectre de rayons X émise par le quasar, c'est à dire par le disque d'accrétion du trou noir supermassif, permet aux chercheurs de déterminer des paramètres fondamentaux sur le mécanisme de l'accrétion qui a lieu sur ce trou noir énorme.

Vue d'artiste d'un Quasar (ESO)

Et ce qu'ils trouvent est troublant : le trou noir est trop "normal" : la mesure de son taux d'accrétion (la vitesse avec laquelle il absorbe la matière environnante) est tout à fait semblable à celle d'autres trous noirs supermassifs beaucoup plus récents dans l'histoire cosmique. A la vitesse avec laquelle le trou noir de ULAS J1120+0641 accrète la matière qui l'entoure, il paraît absolument impossible qu'il ait pu atteindre sa masse de 2 milliards de masses solaires par ce seul moyen en si peu de temps...

Ces individus supermassifs très lointains sont hélas très peu nombreux à avoir pu être observés, et notamment en rayons X, qui seuls permettent d'obtenir des informations cruciales comme le taux d'accrétion. Les astrophysiciens misent beaucoup désormais sur Athena, le futur instrument qui viendra prendre la relève de XMM-Newton ou de Chandra, avec un imageur grand champ associé à une grande surface de collecte, et qui devrait pouvoir détecter et étudier finement une soixantaine de quasars ultra-lointains, et peut-être démêler l'énigme...

Source :
X-ray observation of ULAS J1120+0641, the most distant quasar at z = 7.08
A. Moretti et al.
Astronomy&Astrophysics 563, A46 (2014)