Une équipe internationale d'astronomes a utilisé une base de données combinant les observations des meilleurs télescopes du monde, dont le télescope Subaru, pour détecter le signal des trous noirs supermassifs actifs des galaxies mourantes de l'univers primitif. L'apparition de ces trous noirs supermassifs actifs est en corrélation avec les changements dans la galaxie hôte, suggérant qu'un trou noir pourrait avoir des effets considérables sur l'évolution de sa galaxie hôte.

La galaxie de la Voie lactée comprend des étoiles d'âges divers, y compris des étoiles encore en formation. Mais dans les galaxies dites elliptiques, toutes les étoiles sont vieilles et à peu près du même âge. Cela indique qu'au début de leur histoire, les galaxies elliptiques ont connu une période de formation prolifique d'étoiles qui s'est soudainement terminée. Pourquoi cette formation d'étoiles a cessé dans certaines galaxies mais pas dans d'autres n'est pas bien comprise. Une possibilité est qu'un trou noir supermassif perturbe le gaz dans certaines galaxies, créant un environnement inadapté à la formation d'étoiles.

Pour tester cette théorie, les astronomes regardent des galaxies lointaines. En raison de la vitesse finie de la lumière, il faut du temps à la lumière pour traverser le vide de l'espace. La lumière que nous voyons d'un objet situé à 10 milliards d'années-lumière a dû voyager pendant 10 milliards d'années pour atteindre la Terre. Ainsi, la lumière que nous voyons aujourd'hui montre à quoi ressemblait la galaxie lorsque la lumière a quitté cette galaxie il y a 10 milliards d'années. Donc, regarder des galaxies lointaines, c'est comme regarder en arrière dans le temps. Mais la distance intermédiaire signifie également que les galaxies lointaines semblent plus faibles, ce qui rend l'étude difficile.

Pour surmonter ces difficultés, une équipe internationale dirigée par Kei Ito à SOKENDAI au Japon a utilisé le Cosmic Evolution Survey (COSMOS) pour échantillonner des galaxies distantes de 9,5 à 12,5 milliards d'années-lumière. COSMOS combine les données prises par les plus grands télescopes mondiaux, notamment l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) et le télescope Subaru. COSMOS comprend des données d'ondes radio, de lumière infrarouge, de lumière visible et de rayons X.

L'équipe a d'abord utilisé des données optiques et infrarouges pour identifier deux groupes de galaxies :celles où la formation d'étoiles est en cours et celles où la formation d'étoiles s'est arrêtée. Le rapport signal/bruit des données de rayons X et d'ondes radio était trop faible pour identifier des galaxies individuelles. L'équipe a donc combiné les données de différentes galaxies pour produire des images à rapport signal sur bruit plus élevé de galaxies "moyennes". Dans les images moyennées, l'équipe a confirmé les émissions de rayons X et radio pour les galaxies sans formation d'étoiles.

C'est la première fois que de telles émissions sont détectées pour des galaxies lointaines à plus de 10 milliards d'années-lumière. De plus, les résultats montrent que les émissions de rayons X et radio sont trop fortes pour être expliquées par les seules étoiles de la galaxie, indiquant la présence d'un trou noir supermassif actif. Ce signal d'activité de trou noir est plus faible pour les galaxies où la formation d'étoiles est en cours.

Ces résultats, publiés dans The Astrophysical Journal , montrent qu'une fin abrupte de la formation d'étoiles dans l'univers primitif est corrélée à une activité accrue des trous noirs supermassifs. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les détails de la relation. + Explorer plus loin

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