Un trou noir super massif pesé !
Il est situé à 11 milliards d’années-lumière et sa masse équivaut à 300 millions de fois celle de notre Soleil ! Pour la première fois, cette masse a pu être mesurée de manière directe...
Tout comme la nôtre, les galaxies de l’Univers proche hébergent à priori un trou noir supermassif en leur centre, qui accompagne leur structure et leur évolution. Ils sont le moteur des quasars, les sources les plus brillantes de l'Univers, ou encore des jets superluminiques observés dans certaines galaxies. La question de la co-évolution des galaxies et des trous noirs en leur coeur est centrale dans la compréhension de ces objets, mais les mécanismes à l’oeuvre demeurent mal connus. Le principal diagnostic repose sur la comparaison de la croissance du trou noir central avec sa galaxie hôte. Une mesure directe de la masse de trous noirs à différents âges cosmiques est par conséquent primordiale pour suivre et analyser cette co-évolution.
Grâce à l'instrument GRAVITY et à la mesure des trajectoires d'étoiles très près de celui-ci, nous connaissons la masse du trou noir central de notre Galaxie. Ce même instrument avait également mesuré la masse de quelques trous noirs dans des quasars relativement proches. Il restait à étendre cette technique à l’Univers lointain afin de couvrir une large gamme d’âges cosmiques, et en particulier le pic de formation des galaxies 2 milliards d’années après le Big Bang, soit il y a environ 10 milliards d’années. C’est l’objectif principal du projet GRAVITY+, une extension des capacités du VLTI et de GRAVITY, entrepris par une équipe internationale dans laquelle le CNRS Terre & Univers est impliqué*.
Pour la première fois, en utilisant GRAVITY+, l’équipe a pu mesurer de manière directe la masse d'un trou noir aux premières phases de l'évolution de l'Univers, seulement 2 milliards d’années après le Big Bang, correspondant à l'époque où les galaxies ont commencé à se structurer (le "midi cosmique'' ou Cosmic Noon). Ce trou noir, qui se trouve au centre de la galaxie SDSSJ092034.17+065718.0, a une masse mesurée de 300 millions de fois celle de notre Soleil.
Cette énorme masse semble pourtant plus de 10 fois moins que ce que prévoyait le modèle dominant de coévolution trou noir - galaxie. Ce premier résultat, qui en annonce beaucoup d’autres, ouvre donc la voie à une révision profonde des mécanismes de formation des galaxies et de tout ce qu’elles contiennent.