Des astronomes ont confirmé une rare paire de quasars datant du début de l’Univers.

Des observations montrent que l’objet J2037–4537 correspond à deux galaxies en fusion avec des trous noirs actifs, et non à un effet de lentille gravitationnelle

Des astronomes, en s’appuyant sur le radio-interféromètre de l’observatoire ALMA, ont confirmé l’existence d’une rare paire serrée de quasars, J2037–4537, située dans l’Univers jeune. L’objet est observé à un décalage vers le rouge de 5,7, ce qui en fait l’un des exemples les plus éloignés connus de ce type de système.

Les quasars sont des noyaux galactiques actifs, alimentés par des trous noirs supermassifs, capables d’émettre des quantités colossales d’énergie sur une large gamme de longueurs d’onde. Dans de rares situations, lorsqu’une fusion de galaxies est en cours, deux trous noirs peuvent s’activer simultanément, donnant naissance à une paire rapprochée de quasars.

Jusqu’ici, ces systèmes avaient surtout été identifiés à des distances plus modestes (à des décalages vers le rouge inférieurs à 4), correspondant à l’époque de l’activité maximale des galaxies. J2037–4537 s’est imposé comme le premier candidat à une telle paire à un stade plus précoce de l’évolution de l’Univers, mais une confirmation restait indispensable.

Les observations réalisées avec ALMA ont permis d’écarter de façon définitive l’hypothèse alternative de la lentille gravitationnelle : un scénario où un seul quasar peut apparaître sous forme de deux images, du fait d’une galaxie « lentille » placée sur la ligne de visée entre la source et l’observateur. Les chercheurs ont étudié l’émission de poussières ainsi que la raie du carbone ionisé (C II) et ont mis en évidence des indices de déformations de marée, ainsi qu’un pont de matière reliant les deux objets - une signature typique d’une fusion de galaxies.

Les deux quasars sont séparés par une distance angulaire de 1,24 seconde d’arc, et les galaxies hôtes présentent chacune une masse dynamique d’au moins 20 milliards de masses solaires. Les taux de formation d’étoiles dans ces galaxies sont estimés à 500–700 masses solaires par an, ce qui témoigne d’une phase d’évolution extrêmement active.

Les auteurs soulignent également que, à cette époque, la proportion de telles paires de quasars pourrait être plus élevée qu’attendu : au moins 1,2 %, contre environ 0,1 % durant la période plus tardive du « midi cosmique ». Cela pourrait indiquer que les fusions de galaxies massives et la croissance des trous noirs se déroulaient plus intensément dans l’Univers primordial qu’on ne le pensait.

D’après les calculs, le système J2037–4537 finira par former une paire de trous noirs supermassifs liée gravitationnellement. Ce processus devrait, selon les attentes, s’achever dans environ 2 milliards d’années.