L’explorateur pour l’étude à grand champ dans l’infrarouge (WISE),  un télescope spatial de la NASA, a découvert une manne de trous noirs supermassifs (ou quasars) et de galaxies extrêmes appelées “hot DOGS”, des galaxies occultées par la poussière.

Les images fournies par le télescope ont révélé ce qui sembleraient être des millions de trous noirs “poussiéreux” dans l’univers et environ 1 000 objets, encore plus poussiéreux, censés être parmi les plus brillantes galaxies jamais trouvées. Ces puissantes galaxies, qui brillent vivement dans la lumière infrarouge, sont surnommées hot DOGS (Hot, dust-obscured galaxies – Galaxies chaudes obscurcies par la poussière).

Image d’entête, d’après la description de la NASA : l’identification par WISE de millions de quasars potentiels, mis en évidence par des cercles jaunes. Les quasars sont des trous noirs supermassifs avec une masse de millions à des milliards de fois plus grande que notre soleil. La portion de l’image agrandit dans l’image d’entête, montre une petite région du ciel de WISE, couvrant une superficie environ trois fois plus grande que la lune.

Selon Hasan Hashima, scientifique du programme WISE au siège de la NASA à Washington :

WISE a mis en évidence une ménagerie d’objets cachés. Nous avons trouvé un astéroïde dansant  devant la Terre dans son orbite, la plus froide orbe en forme d’étoile désormais connue, des trous noirs supermassifs et des galaxies qui se cachent derrière des manteaux de poussière.

WISE a scanné le ciel entier deux fois dans la lumière infrarouge, complétant son enquête au début de l’année 2011. Comme des lunettes de vision nocturne qui sonde l’obscurité, le télescope a capturé des millions d’images du ciel. Toutes les données de la mission ont été rendues publiques, permettant ainsi aux astronomes de les analyser et de faire de nouvelles découvertes.

Ci-dessous : représentation du télescope spatial WISE devant une vue dans l’infrarouge de l’ensemble du ciel.

Ces dernières découvertes aident les astronomes à mieux comprendre comment les galaxies et les trous noirs géants, en leur centre, grandissent et évoluent ensemble. Par exemple, le trou noir géant au centre de notre galaxie, la Voie lactée, appelé Sagittarius A *, représente 4 millions de fois la masse de notre soleil et a traversé des périodes de frénésies alimentaires régulières dans lesquelles de la matière tombe vers le trou noir, se réchauffe et irradie son environnement. De plus gros trous noirs centraux, pouvant atteindre un milliard de fois la masse de notre soleil, pourraient même stopper la formation d’étoiles dans les galaxies.

Toutes ces données ont donné lieu à 3 études.

Dans une étude, les astronomes ont utilisé le télescope spatiale WISE pour identifier environ 2,5 millions de trous noirs supermassifs  qui se nourrissent activement, certains se trouvent à des distances de plus de 10 milliards d’années-lumière. Environ les deux tiers, de ces trous noirs, n’avaient jamais encore été détectés car la poussière bloquait leur lumière visible.

Ci-dessous : représentation artistique (NASA/JPL) d’un quasar, ou un trou noir en pleine gloutonnerie, où les astronomes ont découvert d’énormes quantités de vapeur d’eau. Le gaz et la poussière forment un anneau autour du trou noir central, avec des nuages chargés de gaz dessus et dessous. Des rayons X émergent de la région centrale, pendant que la radiation thermale visible dans l’infrarouge est émise par la poussière dans tout l’anneau.

Concept artistique (NASA/JPL) d’un disque de poussière proto-planétaire.

 

WISE détecte facilement ces monstres puissants, car l’accrétion des trous noirs réchauffe la poussière, l’amenant à briller dans la lumière infrarouge.

Dans deux autres études, toujours à l’aide des données de WISE, des chercheurs déclarent avoir trouvé les plus brillantes galaxies connues à ce jour, l’un des principaux objectifs de la mission. Jusqu’à présent, ils ont identifié environ 1 000 candidates. Ces objets peuvent projeter 100 milliards de fois plus de lumière que notre Soleil. Cependant, elles sont tellement poussiéreuses, qu’elles n’apparaissent que dans les plus longues longueurs d’onde de la lumière infrarouge captée par WISE.

Le télescope spatial Spitzer a suivi plus en détail les découvertes et contribué à montrer que, en plus d’accueillir des trous noirs supermassifs grignotant avidement le gaz et la poussière, ces DOGS (Dust-Obscured galaxies – Galaxies obscurcies par la poussière) sont occupées à créer de nouvelles étoiles.

Selon Peter Eisenhardt, principal auteur de cette première étude sur ces brillantes galaxies poussiéreuses et scientifique sur la mission WISE au Jet Propulsion Laboratory de la NASA :

Ces galaxies poussiéreuses en formations sont si rares, que WISE a dû scruter le ciel entier pour les trouver. Nous constatons également des preuves que ces disques pourraient avoir formé leurs trous noirs avant la masse de leurs étoiles. Les “œufs” pourraient être apparues avant les “poules”.

Plus d’une centaine de ces objets, situé à environ 10 milliards d’années-lumière, ont été confirmés en utilisant l’Observatoire W. M. Keck de Mauna Kea, à Hawaï, ainsi que l’Observatoire Gemini au Chili, le télescope de l’observatoire du Mont Palomar près de San Diego et le Multiple Mirror Telescope Observatory près de Tucson, en Arizona.

Les observations de WISE, combinées avec les données dans de plus grande longueurs d’onde infrarouges des observatoires du Mauna Kea au sommet du Mauna Kea, à Hawaï, ont révélé que ces galaxies extrêmes sont deux fois plus chaudes que les autres galaxies qui brillent dans l’infrarouge. Selon une théorie leur poussière serait chauffée par une très puissante explosion d’activité du trou noir supermassif.

Les trois études viennent d’être publiées dans l’Astrophysical Journal :

• Mid-Infrared Selection of AGN with the Wide-Field Infrared Survey Explorer. I. Characterizing WISE-Selected AGN in COSMOS
• The First Hyper-Luminous Infrared Galaxy Discovered by WISE
• Submillimeter Follow-up of WISE-Selected Hyperluminous Galaxies

A partir de NASA’s WISE Survey Uncovers Millions of Black Holes et de la partie du site de l’université Berkeley consacrée au WISE.