Le processus par lequel la matière noire transforme les trous noirs supermassifs en quasars de haute énergie s'est produit tout au long de l'histoire, influençant l'évolution passée de l'univers. Il y a un trou noir supermassif au centre de chaque galaxie. Après avoir dépassé une certaine taille, ces trous noirs deviennent actifs, émettent de grandes quantités de rayonnement et sont appelés quasars. On pense que l’activation de ces quasars est due à la présence de halos massifs de matière noire (DMH) autour des galaxies, qui attirent la matière vers le centre de la galaxie et fournissent de l’énergie au trou noir.
Une équipe de recherche de l'Université de Tokyo a découvert que les quasars, influencés par le halo de matière noire qui les entoure, présentent des modèles d'activation cohérents tout au long de l'histoire de l'univers. Cette recherche fournit de nouvelles informations sur la formation et la croissance des trous noirs et sur l’évolution plus large de l’univers.
Une équipe de chercheurs comprenant des scientifiques de l'Université de Tokyo a étudié pour la première fois des centaines de quasars anciens et a découvert que ce comportement est remarquablement constant tout au long de l'histoire. Ceci est surprenant car de nombreux processus à grande échelle changent tout au long de la vie de l’univers, de sorte que les mécanismes d’activation des quasars pourraient avoir des implications sur l’évolution de l’univers tout entier.
Mesurer les halos de matière noire
Mesurer la masse d’un halo de matière noire n’est pas facile ; c'est une substance notoirement insaisissable, et le mot « matière » n'est pas exagéré pour la décrire, car les propriétés réelles de la matière noire ne sont pas encore connues. Nous connaissons son existence uniquement en raison de son influence gravitationnelle sur les grandes structures comme les galaxies. Par conséquent, la matière noire ne peut être mesurée qu’en examinant son influence gravitationnelle sur les choses. Cela inclut la façon dont la matière noire attire ou affecte le mouvement des objets, ou l'effet de lentille (courbure de la lumière) des objets derrière une région semblable à la matière noire.
Ce défi devient encore plus grand à de plus grandes distances, car la lumière provenant de phénomènes plus lointains et plus anciens peut être très faible. Mais cela n’a pas empêché le professeur Nobuge Kashiwagawa du Département d’astronomie et son équipe de tenter de répondre à une question de longue date en astronomie : comment naissent les trous noirs et comment se développent-ils ?
Les chercheurs sont particulièrement désireux d’explorer les questions liées aux trous noirs supermassifs, le plus grand type de trous noirs existant au centre de chaque galaxie. Leur étude serait très difficile si certains trous noirs supermassifs n'étaient pas si massifs qu'ils commencent à éjecter des jets de matière ou des boules de rayonnement extrêmement puissants, devenant dans les deux cas ce que nous appelons des quasars. Ces quasars sont si puissants que nous pouvons désormais les observer grâce à la technologie moderne, même à grande distance.
Résultats de la recherche et signification
Baichuan a déclaré : « Nous avons mesuré pour la première fois la masse typique du halo de matière noire entourant les trous noirs actifs dans l'univers il y a environ 13 milliards d'années. Nous avons constaté que la masse DMH des quasars est très stable, environ 10 000 milliards de fois la masse du soleil. cela s'est produit il y a des milliards d'années ou maintenant.
Les quasars lointains semblent faibles parce que la lumière qui les a quittés il y a longtemps s'est propagée, a été absorbée par la matière intermédiaire et étirée dans des longueurs d'onde infrarouges presque invisibles par l'expansion à long terme de l'univers. C'est pourquoi Hashikawa et son équipe ont commencé à étudier le ciel en 2016 à l'aide de divers instruments, dont le plus important est le télescope japonais Subaru à Hawaï, aux États-Unis.
Kashiwakawa a déclaré : « Le télescope Subaru amélioré peut voir plus loin qu'auparavant, mais nous pouvons en apprendre davantage en élargissant les projets d'observation internationaux. L'observatoire Vera-C-Rubin aux États-Unis et même le satellite spatial Euclid de l'Union européenne lancé cette année balayeront une plus grande partie du ciel et découvriront davantage de DMH autour des quasars.