Découverte de plusieurs galaxies extrêmement lumineuses

galaxie très lumineuse
Illustration d'une galaxie très lumineuse telles que sont celles découvertes avec WISE

A la recherche de galaxies lumineuses dans l’infrarouge, des chercheurs ont en découvert une dizaine qualifiées d’extrêmement lumineuses dont une affiche la luminosité de plus de 300 000 milliards de soleils. Qu’est-ce qui provoque cet éclat flamboyant visible à plus de 12,5 milliards d’années-lumière de là ?

Fin mai 2015, une équipe d’astrophysiciens a annoncé avoir découvert avec WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) un nouveau type de galaxies, baptisées depuis ELIRG, pour Extremely Luminous Infrared Galaxies (galaxies extrêmement lumineuses dans l’infrarouge). L’un des cas qu’ils ont identifiés dans les données du ciel scanné dans le rayonnement infrarouge par le télescope spatial affiche une luminosité insolente équivalente à plus de 300 000 milliards de soleils !

Pour l’expliquer, les chercheurs ont constaté que la galaxie notée WISE J224607.57-052635.0 abrite en son sein un trou noir qui, à leur grande surprise, se révèle précocement très massif. Situé à quelque 12,5 milliards d’années-lumière, l’astre tapi au centre affiche en effet plusieurs milliards de fois la masse de notre Soleil (à titre de comparaison, Sgr A*, tapi au centre de notre Galaxie n’affiche que quatre millions de masses solaires). L’univers n’avait encore qu’un dixième de son âge actuel, estimé à 13,77 milliards d’années et il existait déjà des trous noirs aussi monstrueux, trahis ici par l’énergie dégagée par le gaz des étoiles effilochées, porté à des millions de degrés en tombant dessus… « Nous sommes en train de regarder une phase très intense dans l’évolution des galaxies, explique Chao-Wei Tsai (JPL) qui a dirigé ces recherches, « cette lumière éblouissante pourrait provenir de la principale poussée de croissance du trou noir de cette galaxie ».

« Comment obtenir un éléphant ? interroge Peter Eisenhardt, membre de l’équipe scientifique de WISE et qui a participé à ces investigations. Une possibilité est de commencer avec un bébé éléphant ». Dans leur article publié dans The Astrophysical Journal, le 22 mai, les chercheurs proposent aussi comme solution, la rupture ou l’inflexion de la limite d’Eddington du trou noir. En tombant sur celui-ci, les gaz qui le nourrissent chauffent et créent un déluge de lumière dont la pression est capable d’éjecter la matière. Ce processus peut limiter l’accumulation et l’enroulement du gaz autour. Aussi, lorsque cette limite est brisée, il peut croitre démesurément à une vitesse effrénée. Dans le cas présent, l’équipe estime que cela a dû se produire plusieurs fois au vu des valeurs affichées.

Autrement, « pour qu’un trou noir devienne aussi gros, commente Chao-Wei Tsai, il a pu faire une crise de boulimie soutenue, consommant sa nourriture plus vite que cela est typiquement possible. Le chercheur précise que « cela peut se produire si le tour noir ne tourne pas très vite sur lui-même ». Dans ce cas, en effet, la matière n’est pas rejetée et il peut alors engloutir plus d’étoiles et de gaz que ses congénères qui ont une vitesse de rotation plus élevée. Ainsi sa croissance peut se poursuivre… La matière amassée dans le disque d’accrétion devient si flamboyante qu’on remarque l’objet en dépit des poussières qui remplissent la galaxie-hôte, à plusieurs milliards d’années-lumière de distance.

On connaissait les hot-DOG (hot Dust Obscured Galaxy), plus de 100 milliards de fois plus lumineuses que le Soleil, à présent nous découvrons la classe des « extrêmement lumineuses », littéralement éblouissantes, qui toise toutes les autres avec une luminosité supérieure à 100 000 milliards de fois celle de l’astre du jour.

Crédit photo : NASA/JPL-Caltech.

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