Les quasars sont des trous noirs supermassifs très brillants, distants et actifs, des millions à des milliards de fois la masse du Soleil. Généralement situé au centre de la galaxie, il se nourrit de matière tombante et libère un merveilleux torrent de radiations. Parmi les objets les plus brillants de l’univers, la lumière des quasars brille plus que toutes les étoiles de sa galaxie hôte réunies, et ses jets et ses vents forment la galaxie dans laquelle elle réside.

Immédiatement après le lancement plus tard cette année, une équipe de scientifiques entraînera le télescope spatial James Webb de la NASA avec six des quasars les plus éloignés et les plus brillants. Ils étudient les caractéristiques de ces quasars et de leurs hôtes. Galaxie, Et comment ils étaient interconnectés au cours des premières étapes de l’évolution des galaxies au tout début de l’univers. L’équipe utilisera également des quasars pour examiner le gaz dans l’espace intergalactique, en particulier pendant la période de réionisation de l’univers qui s’est terminée lorsque l’univers était très jeune. Ils y parviennent en utilisant l’extrême sensibilité de Webb aux niveaux bas et bas. lumière Et son excellente résolution angulaire.

Webb : Visitez le jeune univers

Lorsque Webb regarde profondément dans l’univers, il regarde en fait dans le temps. La lumière de ces quasar lointain Il a commencé son voyage vers le Web lorsque l’univers était très jeune et a mis des milliards d’années à arriver. Vous verrez les choses il y a aussi longtemps, pas telles qu’elles sont aujourd’hui.

« Tous ces quasars que nous étudions existaient très tôt dans l’univers, alors que l’univers avait moins de 800 millions d’années, soit moins de 6 % de son âge actuel. Par conséquent, ces observations sont. Cela nous donne l’opportunité d’étudier l’évolution des galaxies et la formation et l’évolution des trous noirs supermassifs, très tôt », a déclaré un professeur-chercheur au département de physique astronomique du Centre de biologie astronomique de Madrid, en Espagne. Le membre de l’équipe Santiago Alibus a expliqué. Arribas est également membre de l’équipe scientifique des instruments du spectromètre proche infrarouge (NIRSpec) de Webb.

La lumière de ces objets très éloignés est étirée par l’expansion de l’espace. C’est ce qu’on appelle le redshift cosmologique. Plus la lumière doit parcourir de distance, plus le redshift est important. En fait, la lumière visible émise dans l’univers primitif est tellement étirée qu’elle se déplace vers l’infrarouge lorsqu’elle nous parvient. Webb est bien adapté à ce type de recherche de lumière car il dispose d’un ensemble de dispositifs à réglage infrarouge.

Étudiez les quasars, leurs galaxies et environnements hôtes, et leurs puissants flux sortants

Les quasars étudiés par l’équipe ne sont pas seulement les quasars les plus éloignés de l’univers, mais aussi les quasars les plus brillants. Ces quasars ont généralement la masse de trous noirs la plus élevée et le taux d’accrétion le plus élevé, c’est-à-dire la vitesse à laquelle la matière tombe dans les trous noirs.

« Nous sommes intéressés par l’observation des quasars les plus brillants, car l’énorme quantité d’énergie qu’ils génèrent dans leurs noyaux, Galaxie hôte Par des mécanismes tels que la sortie et le chauffage du quasar. », a déclaré Chris Willott, chercheur au Centre Herzberg d’astronomie et d’astrophysique du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) à Victoria, en Colombie-Britannique. Scientifique du projet. « J’aimerais observer ces quasars au moment où ils ont le plus grand impact sur la galaxie hôte. »

Lorsqu’une substance adhère à un trou noir supermassif, une énorme quantité d’énergie est libérée. Cette énergie chauffe et pousse le gaz environnant vers l’extérieur, créant un fort écoulement qui déchire l’espace interstellaire comme un tsunami, provoquant des ravages dans la galaxie hôte.

Les flux sortants jouent un rôle important dans l’évolution des galaxies. Le gaz favorise la formation d’étoiles, donc lorsque le gaz est éliminé par l’écoulement, le taux de formation d’étoiles diminue. Dans certains cas, le flux sortant est si fort qu’il émet de grandes quantités de gaz qui peuvent complètement arrêter la formation d’étoiles dans la galaxie hôte. Les scientifiques disent également que les déversements sont le principal mécanisme par lequel le gaz, la poussière et les éléments peuvent être redistribués sur de longues distances au sein des galaxies ou libérés dans les espaces intergalactiques ou les milieux intergalactiques. penser. Cela peut provoquer des changements fondamentaux dans les caractéristiques de la galaxie hôte et du milieu intergalactique.

Enquête sur les caractéristiques de l’espace intergalactique à l’ère de la réionisation de l’univers

Il y a plus de 13 milliards d’années, lorsque l’univers était très jeune, sa vision n’était pas claire. Le gaz neutre intergalactique a rendu l’univers opaque à une certaine lumière. Pendant des centaines de millions d’années, les gaz neutres dans les milieux intergalactiques ont été chargés ou ionisés et ont transmis la lumière UV. Cette période est appelée l’ère de la réionisation. Mais pourquoi cela a-t-il conduit à la réionisation qui a créé les états « clairs » détectés dans une grande partie de l’univers d’aujourd’hui ? Webb regarde profondément dans l’univers pour recueillir plus d’informations sur cette transition majeure dans l’histoire de l’univers. Cette observation nous aide à comprendre l’ère de la réionisation de l’univers, l’une des frontières importantes de l’astrophysique.

L’équipe utilise des quasars comme source lumineuse de fond pour étudier le gaz entre nous et les quasars. Le gaz absorbe la lumière du quasar à certaines longueurs d’onde. Grâce à une technique appelée spectroscopie d’imagerie, ils recherchent les raies d’absorption des gaz intermédiaires. Plus le quasar est brillant, plus la caractéristique de ces raies d’absorption dans le spectre est forte. En déterminant si le gaz est neutre ou ionisé, les scientifiques apprennent à quel point l’univers est neutre et dans quelle mesure ce processus de réionisation s’est produit à ce moment précis.

« Si vous voulez étudier l’univers, vous avez besoin d’une source de lumière de fond très lumineuse. Les quasars sont suffisamment brillants pour être bien vus, ce sont donc des objets parfaits dans l’univers lointain », a déclaré l’équipe. Le membre Camilla Pacific a déclaré. L’Agence spatiale canadienne travaille comme spécialiste des instruments au Space Telescope Science Institute de Baltimore. « Nous voulons étudier Univers primitif L’univers évolue et je veux savoir comment il a commencé. « 

L’équipe utilise NIRSpec pour analyser la lumière des quasars, à la recherche de ce que les astronomes appellent des « métaux », qui sont des éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium. Ces éléments se sont formés dans la première étoile et la première galaxie et ont été libérés par l’écoulement. Le gaz se déplace de la galaxie contenue à l’origine vers la matière intergalactique. L’équipe prévoit de mesurer la formation de ces premiers « métaux » et comment ces premières sorties les poussent dans le milieu intergalactique.

La puissance de Webb

Webb est un télescope très sensible qui peut détecter de très faibles niveaux de lumière. C’est important. quasar C’est si brillant dans la nature que ce que cette équipe essaie d’observer est espace.. En fait, ils sont si éloignés l’un de l’autre que le signal que le Webb reçoit est très faible. Ce n’est qu’avec la sensibilité exquise de Webb que cette science peut être réalisée. Webb offre également une excellente résolution angulaire, permettant à la lumière du quasar de se détacher de sa galaxie hôte.

Le programme de quasar décrit ici est une observation en temps garanti qui inclut la fonction spectroscopique de NIRSpec.