Euclid transforme 31 points rouges en recensement du jeune Univers

Sur les images d’Euclid, le nouveau détenteur du record ne ressemble pas à un monstre cosmique. C’est une source compacte, perceptible dans les bandes proches de l’infrarouge et beaucoup moins parlante dans la lumière visible. Son nom, EUCL J172902.75+641018.1, tient davantage du numéro d’inventaire que du récit spectaculaire. Pourtant, sa lumière est partie lorsque l’Univers avait environ 670 millions d’années, soit près de 5 % de son âge actuel. Le point discret signale un trou noir déjà capable d’alimenter un quasar extrêmement lumineux.

Le record est réel, mais il ne constitue pas le résultat le plus solide de l’étude publiée le 6 juillet dans Astronomy & Astrophysics. L’équipe conduite par Daming Yang annonce 31 nouveaux quasars à grand décalage vers le rouge. Douze se situent à z supérieur ou égal à 7, alors que neuf seulement étaient connus dans cette plage avant ces travaux. Euclid ne livre donc plus seulement une exception plus lointaine que la précédente. Il commence à transformer les premiers quasars en groupe observable, avec des objets moins lumineux que ceux que les relevés antérieurs trouvaient le plus facilement.

Un quasar n’est pas une étoile hors norme. Il correspond à une phase brève et très active du noyau d’une galaxie. Du gaz et de la poussière tombent vers un trou noir supermassif, chauffent dans un disque d’accrétion et libèrent une quantité considérable d’énergie. Le noyau peut alors éclipser sa galaxie hôte. Cette luminosité fait du quasar une balise pour étudier le milieu qui l’entoure, mais elle pose une question difficile: comment un trou noir aussi massif a-t-il pu se former et croître si vite après le Big Bang?

La valeur du nouvel échantillon vient d’abord de la méthode. Les chercheurs ont travaillé sur environ 3 000 degrés carrés couverts pendant la première année et demie du grand relevé Euclid. Ils ont combiné les images visible et proche infrarouge du télescope, ajouté des données au sol lorsqu’elles étaient disponibles, puis utilisé plusieurs méthodes probabilistes et d’apprentissage automatique pour trier les candidats. La couleur ne suffisait pas: des naines brunes beaucoup plus proches peuvent imiter le signal d’un objet très lointain.

La confirmation est donc passée par la spectroscopie avec plusieurs grands observatoires terrestres, notamment Keck, Magellan et le Large Binocular Telescope. Le spectre décompose la lumière et permet d’identifier des signatures déplacées vers de grandes longueurs d’onde par l’expansion de l’Univers. Pour EUCL J172902.75+641018.1, les auteurs estiment z à environ 7,77. Le deuxième objet le plus ancien de l’échantillon, EUCL J125308.55+705432.3, atteint environ 7,69. Parler de “points rouges” décrit ainsi un indice de sélection, pas une preuve laissée sans contrôle.

Le décalage vers le rouge demande aussi une traduction prudente. Il ne mesure pas seulement une distance sur une règle. Pendant que la lumière voyage, l’espace s’étend et étire ses longueurs d’onde. Un z très élevé permet de remonter à une époque cosmique très ancienne. Dans le cas des deux objets de tête, l’Agence spatiale européenne situe l’émission de la lumière dans les 670 premiers millions d’années de l’Univers, à plus de 13 milliards d’années de trajet lumineux. Ce que nous observons est donc leur passé lointain, pas leur état actuel.

Pourquoi trente et un changent-ils davantage la discussion qu’un seul record? Jusqu’ici, les quasars les plus anciens formaient un échantillon minuscule et biaisé vers les phares les plus brillants. La nouvelle étude descend vers une population plus faible en luminosité. Elle ouvre la possibilité de comparer les rythmes de croissance des trous noirs, leurs galaxies hôtes et le gaz intergalactique à une période où l’Univers sortait de ses âges sombres. Les quasars peuvent notamment éclairer l’époque de réionisation, quand le gaz d’hydrogène neutre a été progressivement ionisé par les premières grandes sources de lumière.

Il reste toutefois trop tôt pour transformer ces 31 découvertes en portrait définitif. Les auteurs précisent que le suivi spectroscopique n’est pas encore complet, surtout dans les régions australes du relevé. Ils reportent à de futurs articles l’analyse statistique de la fonction de sélection et de la population. Ce point est essentiel: compter les objets détectés ne suffit pas si l’on ne sait pas précisément lesquels la méthode pouvait manquer. Le mot recensement décrit une nouvelle échelle de travail, pas un catalogue achevé de tout l’Univers jeune.

Euclid possède un avantage taillé pour cette recherche. Son télescope de 1,2 mètre observe à la fois dans le visible et le proche infrarouge depuis le point de Lagrange L2, loin du fond lumineux et des turbulences de l’atmosphère. Sa mission principale consiste à cartographier la structure de l’Univers sombre sur plus d’un tiers du ciel. La chasse aux quasars anciens profite de la même combinaison rare: un champ immense, une profondeur élevée et des images assez nettes pour isoler des sources ponctuelles. Le relevé complet doit couvrir environ 14 000 degrés carrés, bien plus que les 3 000 utilisés ici.

La suite comptera donc plus que la course au prochain chiffre. Des observations détaillées devront mesurer la masse des trous noirs, le gaz, la poussière et la formation d’étoiles dans leurs galaxies. L’un des deux quasars les plus anciens est déjà associé, selon l’ESA, à une galaxie riche en poussière et en gaz qui forme activement des étoiles. Si les futurs suivis montrent que ce profil est fréquent, les modèles de croissance conjointe des trous noirs et des galaxies devront l’expliquer. Euclid a trouvé un nouveau record. Son apport durable sera peut-être d’empêcher ce record de rester seul.