DES ASTRONOMES DÉCOUVRENT LE TROU NOIR LE PLUS LOINTAIN

Une équipe d'astronomes canadiens, français et américains annonce la découverte du trou noir le plus lointain à une distance de plus de 13 milliards d'année-lumière de la Terre. Les détails sur cette découverte effectuée avec le Télescope Canada-France-Hawaii sont présentés aujourd'hui par Chris Willott de l'Université d'Ottawa dans le cadre de la conférence annuelle de la Société Canadienne d'Astronomie (CASCA 2007) à Kingston, Ontario. Les observations à venir de ce trou noir contribueront à dévoiler l'évolution de l'Univers primordial.

Le trou noir a été découvert grâce à l'émission de son quasar. Lorsqu'un trou noir aspire le gaz qui l'entoure, celui-ci s'échauffe et devient extrêmement lumineux, produisant ce qu'on appelle un quasar qu'on peut apercevoir à d'énormes distances de la Terre.

Ce quasar à distance record a été découvert dans le cadre d'une recherche systématique des quasars les plus lointains, projet intitulé "Canada-France High-z Quasar Survey" (CFHQS), qui utilise la caméra MegaCam au foyer MegaPrime du Télescope Canada-France-Hawaii (CFHT). L'ensemble de données impressionnant produit par MegaCam a détecté plus de 10 millions d'étoiles et de galaxies. Les astronomes ont dû analyser les données extrêmement soigneusement pour y distinguer, parmi les étoiles et galaxies ordinaires, les quatre objets qui s'avèrent être des quasars très lointains. Le quasar le plus lointain a été nommé CFHQS J2329-0301 d'après le nom du projet et les coordonnées de sa position dans le ciel, qui se trouve dans la constellation des Poissons.

L'équipe a utilisé le télescope de 8m Gemini-Sud au Chili pour obtenir un spectre du quasar. La distance du quasar a pu être déterminée par la position d'une raie d'émission dans le spectre qui montre que le quasar a un décalage spectral Doppler de 6.43. Chris Willot a pu dire : "dès que j'ai vu le spectre avec sa prodigieuse raie d'émission, j'ai su que nous tenions un quasar particulièrement lointain".

CFHQS J2329-0301 est si éloigné que la lumière que nous détectons sur Terre a voyagé à travers l'espace intergalactique pendant près de 13 milliards d'années. Comme le Big Bang s'est produit il y a 13.7 milliards d'années, ceci signifie que nous voyons le quasar tel qu'il était moins d'un milliard d'années après le Big Bang. La magie de ce "temps de voyage" offre aux astronomes une vue directe sur les évènements du lointain passé de l'Univers. L'intérêt de cette découverte réside dans le fait que plus le quasar est éloigné de la Terre, plus il est près du début de l'Univers. Le précédent record de distance pour les trous noirs appartenait au quasar SDSS J1148+5251 découvert en 2003 qui est plus près de nous que CFHQS J2329-0301 d'environ 2 millions d'année-lumière.

Comme le quasar est très brillant, sa lumière peut être utilisée comme source d'arrière-plan pour sonder les propriétés du gaz devant lui. Les astronomes recherchent l'absorption de la lumière du quasar par des atomes d'hydrogène interposés pour déterminer si la plus grande partie des atomes dans l'Univers jeune avaient encore leurs électrons attachés ou s'ils avaient été ionisés.

Durant les premières centaines de millions d'années, comme nous le dit la théorie, l'Univers était obscur parce qu'il n'y avait ni étoiles ni galaxies, et les atomes étaient alors tous neutres. Puis au bout de quelques centaines de millions d'années, les premières étoiles et galaxies ont commencé à briller et leur lumière a causé un processus connu sous le nom de ré-ionisation de l'univers, où tous les atomes ont été ionisés. La quête des éléments permettant de caractériser ce processus et son époque précise est aujourd'hui l'un des objectifs majeurs de l'astronomie.

On pense que le trou noir de ce quasar doit avoir une masse d'environ 500 millions de fois le masse de notre Soleil. Un des membres de l'équipe, John Hutchings de l'Institut Herzberg d'astrophysique du Conseil national de recherches Canada, souligne qu'"il est étonnant de trouver de trous noirs si énormes aussi tôt dans l'histoire l'Univers".

Alain Omont de l'Institut d'Astrophysique de Paris (Université Pierre et Marie Curie et CNRS), aussi membre de l'équipe fait remarquer que, "outre l'utilisation du quasar pour étudier la ré-ionisation de l'Univers, il permet aussi de repérer une des premières galaxies massives à s'être formées dans l'Univers". Il note que le quasar du précédent record, SDSS J1148+5251, a permis plusieurs découvertes importantes en l'observant avec des observatoires du monde entier et dans l'espace. "Nous aimerions savoir dans quels types de galaxies vivent ces quasars", ajoute-t-il.

L'équipe prépare maintenant d'autres observations du quasar. "Le premier objectif est d'obtenir un spectre infrarouge pour améliorer la précision du décalage spectral", commente Chris Willott. "Puis nous examinerons ce que ce quasar peut nous apprendre sur la ré-ionisation et la croissance des premiers trous noirs".

Christian Veillet, directeur du CFHT, conclut "Quatre quasars à décalage spectral au-dessus de 6 sont déjà découverts après beaucoup moins que la moitié des observations du projet CFHQS ; il en reste bien d'autres à venir dans les prochaines années. Avec cette découverte, le télescope de 3.6m du CFHT conforte sa position à la pointe de l'imagerie à grand champ de l'univers lointain. Elle démontre aussi la puissance de télescopes de taille relativement modeste comme le CFHT comme machine à découvrir pour alimenter les télescopes de la classe des 8-10m avec des objets fascinants à observer."

Le CFHT est un observatoire commun au Conseil national de recherches Canada, au Centre National de la Recherche Scientifique de France et à l'Université de Hawaii. La caméra Mega-Cam a été construite par le CEA-Saclay dans le cadre du projet MegaPrime du CFHT.

La découverte est décrite en détail dans un article qui vient d'être soumis pour publication dans l'Astronomical Journal.

Titre "Découverte de quatre quasars à décalage spectral supérieur à 6 par le "Canada-France High-z Quasar Survey""

Auteurs : Chris J. Willott, Philippe Delorme, Alain Omont, Jacqueline Bergeron, Xavier Delfosse, Thierry Forveille, Loic Albert, Céline Reyle, Gary J. Hill, Michael Gully-Santiago, Phillip Vinten, David Crampton, John B. Hutchings, David Schade, Luc Simard, Marcin Sawicki, Alexandre Beelen et Pierre Cox

INFORMATIONS:

Chris Willott,
Université d'Ottawa
Tél: 613-562-5800, x 6550
Courriel: cwillott@uottawa.ca

ÉDITEURS: Des images accompagnant ce communiqué sont disponibles à l'adresse suivante:
http://www.cfht.hawaii.edu/News/Quasars07/