En 1974, les astronomes ont détecté une source massive d'émissions d'ondes radio provenant du centre de notre galaxie. En l'espace de quelques décennies, il a été conclu que la source d'ondes radio correspondait à un trou noir en rotation particulièrement grand. Connu sous le nom de Sagittaire A, ce trou noir particulier est si grand que seule la désignation «supermassif» ferait l'affaire. Depuis sa découverte, les astronomes en sont venus à conclure que les trous noirs supermassifs (SMBH) se trouvent au centre de presque toutes les galaxies massives connues.
Mais grâce à une imagerie radio récente par une équipe de chercheurs de l'Université du Cap et de l'Université du Cap occidental, en Afrique du Sud, il a en outre été déterminé que dans une région de l'univers lointain, les SMBH sont tous en train de tourner la radio jets dans la même direction. Cette découverte, qui montre un alignement des jets de galaxies sur un grand volume d'espace, est la première du genre, et pourrait en dire beaucoup sur le début de l'Univers.
Cette recherche, qui a récemment paru dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society, a été rendue possible grâce à une enquête d'imagerie radio profonde de trois ans menée par le Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) en Inde. Après avoir examiné les ondes radio provenant d'une région de l'espace appelée ELAIS-N1, l'équipe de recherche sud-africaine a constaté que les jets produits par ces galaxies étaient tous alignés.
Cette découverte ne pouvait être expliquée qu'en s'aventurant que les SMBH qui les créaient tournaient tous dans la même direction, ce qui à son tour révèle quelque chose d'assez intéressant sur la façon dont ces trous noirs ont été créés. En substance, la seule raison probable pour laquelle plusieurs SMBH pourraient tourner dans la même direction sur un grand volume d'espace est si elles étaient le résultat de fluctuations de masse primordiales dans le premier univers.
Comme l'a expliqué le professeur Andrew Russ Taylor - président conjoint UWC / UCT SKA, directeur de l'Institut interuniversitaire d'astronomie intensive des données, récemment lancé, et auteur principal de l'étude des avis mensuels: «Puisque ces trous noirs ne savent pas les uns des autres, ou avoir un moyen d'échanger des informations ou de s'influencer directement sur de si vastes échelles, cet alignement de spin doit avoir eu lieu pendant la formation des galaxies dans le premier univers. "
C'était plutôt surprenant, et quelque chose auquel l'équipe de recherche n'était pas préparée. Initialement, l'objectif du projet était d'explorer les sources radio les plus faibles de l'univers en utilisant la dernière génération de radiotélescopes; qui, espérait-on, fournirait un aperçu de ce que la prochaine génération de télescopes comme le télescope MeerKAT d'Afrique du Sud et le Square Kilometer Array (SKA) offrira une fois qu'ils seront en ligne.
Alors que des études antérieures ont montré qu'il y avait des écarts dans les orientations de certaines galaxies, c'était la première fois que les astronomes pouvaient utiliser les jets produits par les trous SMBA pour révéler leurs alignements. Après avoir noté la symétrie qui était apparente entre eux, l'équipe de recherche a examiné plusieurs options quant à la raison pour laquelle un alignement dans les galaxies (même à des échelles plus grandes que les amas de galaxies) pourrait être.
Cependant, il est important de noter qu'une distribution de spin à grande échelle de ce type n'a jamais été prédite par les théories. Un tel phénomène inconnu présente certainement un défi en ce qui concerne les théories dominantes sur les origines de l'Univers, qui devront être quelque peu révisées pour en tenir compte.
Alors que des études antérieures ont détecté des écarts par rapport à l'uniformité dans les orientations des galaxies, c'était la première fois que des jets radio étaient utilisés pour mesurer leur alignement. Cela a été rendu possible grâce à la sensibilité des images radio utilisées, qui a également bénéficié du fait que les mesures de l'intensité des émissions radio ne sont pas effectuées par des choses comme la diffusion, l'extinction et la rotation de Faraday (qui peuvent avoir effectué d'autres études).
De plus, la présence d'alignements de cette nature pourrait éclairer l'orientation et l'évolution de ces galaxies, notamment par rapport aux structures à grande échelle. Ils pourraient également aider l'astronome à en savoir plus sur les mouvements des fluctuations de la matière primordiale qui ont donné naissance à la structure actuelle de l'Univers. Comme le notent également Taylor et les autres auteurs de l'article, il sera intéressant de comparer cela avec les prédictions de la structure du moment angulaire à partir de simulations d'univers.
Ces dernières années, plusieurs simulations ont été réalisées pour modéliser la structure de vente à grande échelle de l'Univers et son évolution. Ceux-ci incluent, mais sans s'y limiter, le projet FastSound - qui a étudié des galaxies dans l'Univers à l'aide du spectrographe à fibres multiples du télescope Subaru (FMOS) - et le projet DESI, qui s'appuiera sur le télescope Mayall au Kitt Peak Observatoire national de l'Arizona pour retracer l'histoire de l'Univers remontant à 11 milliards d'années et créer une carte 3D extrêmement précise.
Et puis il y a l'Australian Square-Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), un radiotélescope actuellement commandé par l'Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO) au Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO) en Australie occidentale. Une fois terminé, le réseau ASKAP combinera une vitesse de relevé rapide et une sensibilité élevée pour étudier l'Univers précoce.
Dans les années à venir, ces projets, combinés à ces nouvelles informations sur les alignements de trous noirs supermassifs, sont susceptibles d'éclairer sérieusement la façon dont l'Univers est né, de la création à nos jours. Comme le dit Taylor, «Nous commençons à comprendre comment la structure à grande échelle de l'univers a vu le jour, à partir du Big Bang et s'aggravant à la suite des perturbations du début de l'univers, jusqu'à ce que nous avons aujourd'hui, et cela aide nous explorons à quoi ressemblera l'univers de demain. »
