350 millions d’années après le Big Bang, un trou noir supermassif surgit et sème le doute chez les cosmologistes

Grâce au télescope James-Webb, un trou noir d’une taille démesurée a été identifié dans la galaxie Glass-z12, à une époque où l’Univers n’avait que 350 millions d’années. Ce phénomène bouleverse les modèles actuels de formation cosmique et sème le doute chez les astrophysiciens.

Glass-z12 : une galaxie du tout début de l’Univers qui abriterait déjà un trou noir géant

Quand on parle de « 350 millions d’années après le Big Bang », on imagine une époque où les premières galaxies s’organisent, où la lumière commence à filtrer dans un cosmos encore jeune. Mais la découverte d’un trou noir supermassif à ce moment précis déjoue tous les pronostics. C’est dans la galaxie Glass-z12 que les chercheurs ont repéré ce monstre cosmique, grâce au télescope James-Webb et aux données complémentaires d’ALMA, au Chili.

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Ce trou noir, bien trop massif pour une époque aussi reculée, est au cœur d’un noyau actif de galaxie (AGN), ce qui signifie qu’il aspire une grande quantité de matière tout en émettant un rayonnement intense. Une activité qui n’aurait pas dû être possible si tôt dans l’histoire de l’Univers. Alors, erreur de mesure ou vrai paradoxe ?

Une détection confirmée grâce à l’effet de lentille gravitationnelle et une raie lumineuse révélatrice

Pour détecter une galaxie aussi lointaine, les astronomes ont utilisé l’effet de lentille gravitationnelle produit par l’amas Abell 2744. Ce phénomène, prédit par Einstein, agit comme une loupe cosmique, amplifiant la lumière de galaxies situées derrière. C’est ainsi que GHZ2 (Glass-z12) a pu être observée avec précision.

Sans cette loupe naturelle, cette galaxie – et son trou noir central – serait restée invisible. Ce genre de coup de chance cosmique, allié à la technologie humaine, montre à quel point chaque observation repose sur un subtil alignement entre hasard et ingénierie.

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Mais le détail qui a mis la puce à l’oreille des astrophysiciens, c’est la raie d’émission du carbone triplement ionisé (C IV). Ce marqueur spécifique indique la présence d’une source extrêmement énergétique : pas des étoiles jeunes, mais bien un trou noir en action. Ce type de raie est typique des quasars, ces AGN si puissants qu’on les détecte à des milliards d’années-lumière.

Les modèles cosmologiques remis en cause par l’existence aussi précoce d’un trou noir massif

Comment un trou noir déjà si massif a-t-il pu apparaître si vite ? C’est la grande question. Car selon les théories actuelles, il faut des centaines de millions d’années pour qu’un trou noir devienne supermassif.

Ce genre d’observation force les chercheurs à envisager des scénarios jusque-là marginaux. Cela pourrait même signifier que des mécanismes physiques inconnus ont été à l’œuvre dans les tout premiers instants du cosmos, bien avant que les premières étoiles ne naissent.

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Les chercheurs explorent plusieurs pistes :

• Des trous noirs primordiaux, formés dès les premières secondes de l’Univers ?
• Une matière noire aux propriétés encore inconnues qui aurait accéléré l’effondrement de la matière ?
• Ou faut-il carrément revoir nos modèles cosmologiques ?

Ces hypothèses sont encore à l’étude, mais une chose est sûre : GHZ2 vient bousculer les certitudes.

Une coopération entre JWST et ALMA qui permet de sonder les mystères de l’aube cosmique

Sans le JWST et ses instruments infrarouges ultra-précis, jamais une telle galaxie n’aurait été visible. Mais ce sont les données croisées avec ALMA qui ont permis de confirmer la nature du trou noir. On parle ici de technologies de pointe, déployées sur plusieurs continents, pour reconstituer un puzzle vieux de 13,4 milliards d’années.

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La collaboration entre ces deux observatoires a ouvert une nouvelle fenêtre sur les époques sombres de l’Univers. On ne fait pas que contempler le passé : on tente de le comprendre, morceau par morceau.