Aller au contenu principal
Un trou noir dévoreur de mondes intrigue les astronomes. Il semble violer une limite fondamentale de la physique : la limite d’Eddington. Et pourtant, les données sont là.
La limite d’Eddington fixait une vitesse maximale de croissance, mais ce trou noir l’ignore totalement
Les trous noirs sont des objets fascinants, capables d’engloutir tout ce qui passe à leur portée. Lorsqu’ils absorbent de la matière, ils émettent de la lumière, visible, ultraviolette, infrarouge, rayons X. Et cette émission crée une pression de radiation qui pousse la matière vers l’extérieur.
Selon les lois connues de la physique, il existe une limite théorique à la quantité de matière qu’un trou noir peut absorber : au-delà, la pression de radiation équilibre la gravité et bloque la croissance. C’est ce qu’on appelle la limite d’Eddington.
Pourtant, un trou noir observé par Chandra, l’observatoire spatial de la NASA, semble ignorer cette règle. Il se nomme RACS J0320-35. Il se situe à 12,8 milliards d’années-lumière de la Terre, soit moins d’un milliard d’années après le Big Bang. Et il grossit à une vitesse qui laisse les chercheurs sans voix.
RACS J0320-35 grandit beaucoup trop vite pour respecter les lois établies
Ce trou noir, décrit dans The Astrophysical Journal Letters, possède une masse estimée à un milliard de fois celle du Soleil. De plus, il est l’objet le plus brillant en rayons X jamais observé à cette époque de l’Univers.
Et c’est précisément cette émission de rayons X qui alerte les scientifiques. En effet, elle est liée au rythme d’absorption de matière : plus un trou noir avale, plus il émet. Dans ce cas, les données indiquent une croissance beaucoup trop rapide pour rester compatible avec la limite d’Eddington.
Luca Ighina, astrophysicien au Centre d’astrophysique Harvard & Smithsonian, résume la stupeur de l’équipe : « C’était choquant de voir ce trou noir croître à un rythme aussi fulgurant. »
Pour qu’un tel trou noir respecte les lois actuelles et atteigne cette masse, il aurait dû naître déjà gigantesque, avec au moins 10 000 fois la masse du Soleil. Peut-être par effondrement direct d’un nuage de gaz très peu enrichi. Cependant, un tel scénario semble très improbable.
Il absorberait jusqu’à 3 000 soleils par an, 2,4 fois plus que ce que la physique autorise
Face à cette anomalie, les chercheurs avancent une hypothèse audacieuse : RACS J0320-35 grandirait plus vite que la physique ne l’autorise. Il pourrait croître à un rythme 2,4 fois supérieur à la limite d’Eddington, en engloutissant 300 à 3 000 soleils par an.
Certes, cela paraît délirant. Néanmoins, les signatures X, les données optiques et infrarouges correspondent à ce qu’on attend d’un trou noir en croissance accélérée. Cela suppose une remise en question profonde de nos modèles astrophysiques.
Et ce n’est pas tout. Ce trou noir émet également des jets de particules à une vitesse proche de celle de la lumière. Or, ces jets sont généralement associés à des phases de croissance rapide. Leur origine reste mystérieuse. Il est donc possible que cette violation d’Eddington joue un rôle dans leur apparition.
Ce trou noir remet en question les lois physiques connues sur la croissance des géants cosmiques
Ce n’est pas la première fois qu’un trou noir semble croître plus vite que prévu. Cependant, RACS J0320-35 est de loin le plus extrême jamais observé. Il pose une question vertigineuse : notre compréhension de la croissance des trous noirs est-elle incomplète ?
Si l’hypothèse d’un taux d’accrétion supérieur à la limite d’Eddington se confirme, il faudra peut-être réviser une partie de la physique des trous noirs. Ou bien admettre que certaines conditions exceptionnelles permettent des comportements hors normes.
Quoi qu’il en soit, ce trou noir, situé aux confins de l’Univers observable, remet en question les fondements de notre cosmologie. Et il pourrait bien être le premier d’une longue série à bousculer notre vision de l’Univers.
Par Eric Rafidiarimanana, le