Les astronomes viennent de découvrir le plus ancien trou noir de l'univers connu (et c'est un géant cosmique qui ne devrait pas exister)

Un trou noir supermassif, formé seulement 500 millions d'années après le Big Bang, change ce que nous savions sur les origines de l'univers

Au cœur de l'univers primordial, une petite galaxie rouge révèle un secret que personne ne s'attendait. Les astronomes ont découvert le trou noir le plus ancien et le plus éloigné jamais observé: il est situé dans la galaxie Capers-Lrd-Z9, dont la lumière a parcouru plus de 13,3 milliards d'années avant de nous atteindre. Lorsqu'il s'est formé, l'univers n'avait que 3% de son âge actuel.

Malgré sa petite taille, la galaxie abrite un trou noir supermassif avec une masse estimée jusqu'à 300 millions de fois celle du soleil. Une quantité impressionnante, surtout si nous considérons que toute la galaxie invitée contient juste une messe d'étoiles. La présence d'un objet aussi massif dans une ère aussi ancienne de l'univers a remis en question toutes les théories actuelles de la formation et de l'évolution des trous noirs.

La découverte est venue grâce aux données du télescope spatial James Webb, qui a permis d'observer des galaxies si distantes et faibles qu'elles ont été invisibles jusqu'à il y a quelques années.

Inoffensif à monstre cosmique

Capers-Lrd-Z9 semblait initialement l'un des nombreux « petits points rouges », petits points rouges qui apparaissent dans les données du télescope Webb. Ces objets, détectés en masse ces dernières années, avaient suscité la curiosité pour leur forme compacte et leur couleur inhabituelle, mais personne ne s'attendait à trouver quelque chose d'aussi extrême.

À une analyse plus en profondeur, les astronomes ont identifié une signature d'énergie indubitable: celle produite par un noyau galactique actif, ou un trou noir qui dévore du matériau à très haute vitesse. Au cours de ce processus, le gaz qui l'entoure se réchauffe et libère une lumière intense, si puissante qu'elle est visible même par des distances cosmologiques.

Dans le cas de Capers-Lrd-Z9, le trou noir semble représenter près de la moitié de la masse de toute la galaxie. Un chiffre qui surprend, surtout par rapport à notre Voie lactée, où le trou noir central n'a « que » 4 millions de masses solaires.

Les hypothèses sur son origine

La présence d'un si grand trou noir dans une ère aussi précoce, qui prévoit une croissance lente, à partir des restes des premières étoiles.

Pour essayer d'expliquer cette anomalie, les scientifiques envisagent deux scénarios principaux. La première est que le trou noir est déjà né très massif, après l'effondrement direct d'un énorme nuage de gaz, formant une « graine » initiale d'environ 100 000 masses solaires. La seconde est qu'elle a commencé à partir d'une masse plus petite – peut-être cent fois celle du soleil – mais a ensuite accumulé des matériaux aux rythmes n'a jamais été observé en premier, peut-être même dépassant les limites envisagées par la physique classique.

Certains chercheurs prennent également en considération une théorie encore plus extrême: celle des trous noirs primordiaux, nés directement du chaos de l'univers immédiatement après le Big Bang. Mais cela reste une hypothèse encore à vérifier.

La couleur rouge comme indication

Un autre élément clé de la découverte concerne la couleur rouge intense de la galaxie. L'analyse spectroscopique a montré que Capers-LRD-Z9 est entouré d'un nuage de gaz très dense, ce qui rend non seulement difficile à observer, mais modifie également sa lumière. Ce passage à Red, appelé Redshift, est l'un des signes que les astronomes recherchent pour identifier les galaxies très anciennes.

Cet effet avait initialement classé Capers-LRD-Z9 comme un simple « point rouge », similaire à beaucoup d'autres. Mais grâce aux détails offerts par le télescope Webb, il a été possible de vérifier que l'intérieur il y a un trou noir actif, puissant et entièrement fonctionnel.

Capers-Lrd-Z9 pourrait représenter un lien entre les tout premières galaxies et les toutes les premières galaxies, comme la nôtre. On pense que ces petits objets ont eu une vie courte mais intense, éclairant rapidement au cours des premiers millions d'années après le Big Bang, puis ont éteint ou fusionné avec d'autres systèmes.

À ce jour, la présence d'un trou noir supermassive dans un objet aussi ancien et compact n'avait jamais été confirmé. Cela vous permet enfin de connecter les « points rouges » à la naissance des premières structures cosmiques, jetant une nouvelle lumière sur la façon dont les plus grandes galaxies se sont formées.

Cette découverte n'est pas seulement un objectif technologique extraordinaire, mais aussi une invitation à revoir les théories sur l'évolution de l'univers. Les premiers « monstres cosmiques » sont enfin révélateurs et sont plus grands et plus mystérieux qu'il ne l'imaginait.

Source: The Astrophysical Journal Letters