En regardant en profondeur dans l'espace et le temps, deux équipes utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA ont étudié la galaxie exceptionnellement lumineuse GN-z11, qui existait lorsque notre univers vieux de 13,8 milliards d'années n'avait qu'approximativement 430 hundreds of thousands d'années.
Détectée initialement par le télescope spatial Hubble de la NASA, cette galaxie – l'une des plus jeunes et des as well as lointaines jamais observées – est si brillante qu'il est difficile pour les scientifiques de comprendre pourquoi. Désormais, le GN-z11 livre certains de ses secrets and techniques.
Un trou noir vigoureux est le plus éloigné jamais découvert
Une équipe étudiant GN-z11 avec Webb a trouvé la première preuve claire que la galaxie héberge un trou noir central supermassif qui accumule rapidement de la matière. Leur découverte en fait le trou noir supermassif actif le as well as éloigné repéré à ce jour.
« Nous avons découvert un gaz extrêmement dense, courant à proximité des trous noirs supermassifs, qui accumule du gaz », a expliqué le chercheur principal Roberto Maiolino du laboratoire Cavendish et de l'institut Kavli de cosmologie de l'université de Cambridge au Royaume-Uni. « Ce sont les premières signatures claires indiquant que GN-z11 héberge un trou noir qui engloutit de la matière. »
En utilisant Webb, l’équipe a également trouvé des indications d’éléments chimiques ionisés généralement observés à proximité de trous noirs supermassifs en accrétion. De as well as, ils ont découvert un vent très puissant expulsé par la galaxie. De tels vents à grande vitesse sont généralement provoqués par des processus associés à une accrétion vigoureuse de trous noirs supermassifs.
« La NIRCam (In the vicinity of-Infrared Digicam) de Webb a révélé un composant étendu, traçant la galaxie hôte, et une source centrale compacte dont les couleurs sont cohérentes avec celles d'un disque d'accrétion entourant un trou noir », a déclaré la chercheuse Hannah Übler, également de l'étude. Laboratoire Cavendish et Institut Kavli.
Ensemble, ces preuves montrent que GN-z11 héberge un trou noir supermassif de 2 tens of millions de masse solaire dans une phase très energetic de consommation de matière, c'est pourquoi il est si lumineux.
Un amas de gaz vierge dans Halo du GN-z11 intrigue les chercheurs
Une deuxième équipe, également dirigée par Maiolino, a utilisé le NIRSpec (spectrographe proche infrarouge) de Webb pour trouver un amas gazeux d'hélium dans le halo entourant GN-z11.
« Le fait que nous ne voyons rien d'autre au-delà de l'hélium suggère que cet amas doit être relativement intact », a déclaré Maiolino. « C'est quelque chose auquel s'attendaient la théorie et les simulations à proximité de galaxies particulièrement massives de ces époques : il devrait y avoir des poches de gaz vierge survivant dans le halo, et celles-ci pourraient s'effondrer et former des amas d'étoiles de population III. »
La découverte des étoiles inédites de la populace III – la première génération d'étoiles formées presque entièrement d'hydrogène et d'hélium – est l'un des objectifs les additionally importants de l'astrophysique moderne. Ces étoiles devraient être très massives, très lumineuses et très chaudes. Leur signature attendue est la présence d'hélium ionisé et l'absence d'éléments chimiques additionally lourds que l'hélium.
La formation des premières étoiles et galaxies marque un changement fondamental dans l’histoire cosmique, au cours duquel l’univers a évolué d’un état sombre et relativement uncomplicated à l’environnement hautement structuré et complexe que nous connaissons aujourd’hui.
Dans les futures observations de Webb, Maiolino, Übler et leur équipe exploreront GN-z11 furthermore en profondeur et espèrent renforcer les arguments en faveur des étoiles de populace III qui pourraient se previous dans son halo.
La recherche sur l'amas de gaz vierge dans le halo de GN-z11 a été acceptée pour publication par Astronomy & Astrophysics. Les résultats de l'étude du trou noir de GN-z11 ont été publiés dans la revue Character le 17 janvier 2024. Les données ont été obtenues dans le cadre du JWST State-of-the-art Deep Extragalactic Study (JADES), un projet commun entre les équipes NIRCam et NIRSpec.
