Un regard aux rayons X sur le cœur d’un puissant quasar

Les chercheurs ont observé l’émission de rayons X du quasar le plus brillant 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. Recherche 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 incroyablement puissant, 100 000 milliards de fois plus brillant que le Soleil. J1144 est beaucoup plus proche de la Terre que d’autres sources de luminosité similaire, 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 sciences planétaires (IRAP), et Zsovi Ego, doctorant 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, et ils sont alimentés par du gaz tombant dans un trou noir supermassif. Ils peuvent être décrits comme des noyaux galactiques actifs (AGN) de luminosité extrêmement élevée qui émettent d’énormes quantités de rayonnement électromagnétique observables dans les ondes radio, infrarouges, visibles, ultraviolettes et X. J1144 a été initialement observé aux longueurs d’onde visibles en 2022 par le SkyMapper Southern Survey (SMSS).

Dans cette étude, les chercheurs ont combiné les observations de plusieurs observatoires spatiaux : l’instrument eROSITA à bord de l’observatoire Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG), ESA Observatoire XMM Newton, NasaLe réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires de la NASA (NuSTAR) et l’observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA.

L’équipe a utilisé les données des quatre observatoires pour mesurer la température des rayons X émis par le quasar. Ils ont découvert que cette température est d’environ 350 millions de K, 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 celle du Soleil et que son taux de croissance est d’environ 100 masses solaires par an.

La lumière des rayons X de cette source a varié sur une échelle de temps de quelques jours, ce qui n’est généralement pas observé dans les quasars avec de grands trous noirs comme celui de J1144. Une échelle de temps typique pour un trou noir de cette taille serait de l’ordre de mois ou même d’années. Les observations ont également montré que lorsque le trou noir avale une partie du gaz, une partie du gaz est éjectée sous la forme de vents très forts, injectant de grandes quantités d’énergie dans la galaxie hôte.

« Nous avons été très surpris qu’aucun observatoire à rayons X précédent n’ait détecté cette source malgré son extrême puissance », déclare le Dr Kamoon, auteur principal de l’article.

Il ajoute: « Des quasars similaires se trouvent généralement à des distances beaucoup plus grandes, ils apparaissent donc 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 si près de la Terre (même si c’est encore une grande distance !), 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. »