Nouvelles idées sur les quasars doubles et la croissance des trous noirs

Trouver et étudier des paires de trous noirs supermassifs (SMBH) est super important pour comprendre comment les galaxies et les trous noirs se forment et grandissent avec le temps. Quand des galaxies fusionnent, ça peut mener à la formation de paires de SMBH. Parfois, ces paires peuvent être vues comme des Quasars doubles, qui sont des objets puissants qui nous donnent des indices sur la façon dont les trous noirs grandissent. Des observations récentes avec le télescope spatial Gaia nous ont permis de chercher ces quasars doubles à des distances beaucoup plus proches qu'avant. Cette étude se concentre sur un de ces quasars doubles appelé J0749+2255.

#Découverte de J0749+2255

J0749+2255 est un quasar double situé à environ 3,8 kiloparsecs de distance, ce qui en fait un des quasars doubles les plus éloignés identifiés. Les quasars doubles pendant ce qu'on appelle le "midi cosmique", quand la formation d'étoiles dans l'univers était à son pic, ne sont pas bien compris. En utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), on peut examiner le Gaz faible autour de ces quasars. Les observations montrent que les deux quasars sont très similaires en termes de luminosité et de propriétés, ce qui suggère qu'ils pourraient grandir ensemble à partir de la même source de gaz.

#Observations et réduction des données

Pour étudier J0749+2255, les chercheurs ont utilisé le spectrographe infrarouge proche (NIRSpec) du JWST dans un mode spécial qui capture des informations détaillées sur la lumière des deux quasars. Ça a impliqué de mettre en place une manière spécifique d’observer la lumière qu'ils émettent, et d'analyser les données pour séparer les signaux de chaque quasar et le gaz faible qui les entoure.

#Propriétés des quasars

Les deux quasars de J0749+2255 présentent des caractéristiques et des comportements lumineux similaires. Ils émettent beaucoup de lumière et montrent de larges lignes d'émission, qui sont des signes d'une forte activité liée aux trous noirs au centre. Les chercheurs ont mesuré diverses propriétés de ces quasars, y compris leur luminosité, la vitesse à laquelle le gaz tombe vers eux, et la sortie énergétique globale.

Bien qu'ils soient similaires à bien des égards, il y a de petites différences dans leur émission lumineuse qui suggèrent qu'ils sont des objets distincts. C'est important parce que s'ils étaient amplifiés par une galaxie voisine (lensing), leurs motifs lumineux seraient probablement très similaires.

#Propriétés de la galaxie hôte

Le gaz étendu autour des quasars a aussi été analysé. Ce gaz est crucial pour comprendre l'environnement dans lequel se trouvent les quasars. La présence de ce gaz implique qu'il y a de la formation d'étoiles en cours dans la zone environnante. En examinant la lumière de ce gaz, les chercheurs pouvaient en apprendre plus sur la façon dont les deux quasars interagissent avec leur galaxie hôte.

Les données ont montré que le gaz tourne autour d'un centre, ce qui laisse penser qu'il pourrait faire partie d'une grande structure en forme de disque. Ça donne des informations sur les processus dynamiques en jeu dans une galaxie qui héberge des quasars doubles.

#Cinématique du gaz et ionisation

En examinant le gaz entourant les quasars, les scientifiques ont observé comment il se déplace. Ils ont trouvé que le gaz tournait d'une manière qui suggère qu'il provient d'un grand disque, plutôt que d'une fusion chaotique. Il y avait de légères différences de vitesse dans le gaz, ce qui indiquait la présence de deux quasars distincts plutôt qu'un seul objet lensé.

La lumière observée suggérait aussi différents types de processus énergétiques en cours. Une partie du gaz autour des quasars était ionisée, ce qui signifie que l'énergie des quasars affecte le gaz et mène à la formation d'étoiles. Les chercheurs ont utilisé différentes lignes spectrales pour distinguer entre le gaz excité par les quasars et le gaz qui subit une formation d'étoiles normale.

#Quasar double ou quasar lensé ?

Une question clé dans cette recherche était de savoir si J0749+2255 était une paire de véritables quasars doubles ou si l'un d'eux n'était qu'une image lensée d'un seul quasar. Le lensing gravitationnel se produit lorsqu'un objet massif, comme une galaxie, déforme la lumière d'une source plus lointaine, la faisant apparaître comme deux objets ou plus. Pour J0749+2255, les différences dans leurs spectres lumineux, leur luminosité, ainsi que les caractéristiques observées de leur galaxie hôte, plaident contre un scénario de lensing. Une analyse minutieuse a montré qu'il s'agit probablement de deux objets séparés.

#Implications pour l'évolution des quasars

Un des points importants de cette étude est que les deux quasars ont des propriétés très similaires, ce qui soulève des questions sur la façon dont ils en sont arrivés là. L'étude suggère qu'ils pourraient connaître une croissance synchronisée, c'est-à-dire qu'ils attirent tous les deux du gaz à des taux similaires. Cela pourrait être le résultat de leur environnement commun, provenant spécifiquement du même disque de gaz.

Ce phénomène pourrait changer notre façon de penser les quasars doubles et leur formation. Ça implique qu'il y a une connexion entre la croissance des trous noirs et la dynamique du gaz environnant dans la galaxie.

#Défis dans l'étude

Bien que cette recherche fournisse des aperçus significatifs, elle met aussi en lumière les complexités d'observer et d'interpréter des quasars doubles. La proximité de ces objets peut rendre difficile l'extraction de données claires, car la luminosité d'un quasar peut facilement éclipser l'autre, compliquant les mesures.

De plus, comprendre la relation entre les fusions de galaxies, les flux de gaz et l'activité des trous noirs est encore un domaine de recherche en cours. Il y a un besoin de plus d'observations pour confirmer ces résultats et explorer d'autres quasars doubles pour voir s'ils présentent des propriétés similaires.

#Directions futures

Les résultats de J0749+2255 ouvrent de nouvelles voies pour la recherche. D'autres études pourraient affiner notre compréhension de la façon dont les quasars doubles évoluent et leur connexion avec les fusions de galaxies. Les observations du JWST continueront de fournir des données riches pour les astronomes, permettant un examen plus approfondi de l'interaction entre les trous noirs et leurs galaxies hôtes.

Au fur et à mesure que d'autres quasars doubles sont découverts, nous pourrons commencer à établir une image plus claire de leurs caractéristiques. Analyser ces objets pourrait nous aider à comprendre les implications plus larges de la croissance des trous noirs et de la formation des galaxies dans l'univers primitif.

#Conclusion

L'étude de J0749+2255 illustre l'importance des quasars doubles dans la compréhension de la relation entre la dynamique des galaxies et l'activité des trous noirs. Les aperçus obtenus en observant ce système avec des technologies avancées comme le JWST fournissent des indices importants sur le fonctionnement des systèmes de quasars doubles. À mesure que nous continuons à explorer ces phénomènes cosmiques, nous pourrions découvrir encore plus sur l'histoire de l'univers et la danse complexe entre les trous noirs et les galaxies qui les hébergent.