James-Webb révèle le plus ancien trou noir jamais observé et il surprend beaucoup les astronomes

La chasse au trou noir constitue l’une des principales missions des astronomes, dans la mesure où ces objets célestes détiennent de nombreuses informations clés concernant la compréhension du fonctionnement de l’Univers et des interactions des lois de la physique. En repoussant les limites dans ce domaine, des chercheurs ont récemment détecté le trou noir le plus ancien de l’Univers connu.

À la recherche des petits points rouges de l’Univers  

Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par les chercheurs de l’université du Texas à Austin, a identifié le trou noir le plus lointain – et donc le plus ancien – de l’Univers connu. Ce trou noir et sa galaxie – qui ont été nommés CAPERS-LRD-z9 – se sont formés environ 500 millions d’années après le Big Bang. Cela situe le trou noir à environ 13,3 milliards d’années dans le passé, alors que notre Univers n’avait que 3 % de son âge actuel. La découverte de cet objet cosmique exceptionnel offre aux scientifiques une occasion unique d’étudier la structure et l’évolution de cette période énigmatique de l’Univers.

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Cette découverte apporte de nouvelles informations sur une classe ancienne et mystérieuse d’objets célestes appelés Little Red Dots (LDR ou « petits points rouges » en français), de petits objets rouges, étonnamment brillants, présents dans l’Univers primordial. Les LDR sont apparus environ 600 millions d’années après le Big Bang, puis ils ont commencé à disparaître moins d’un milliard d’années plus tard. Les LRD n’ont été révélés que récemment par la capacité infrarouge sans précédent du télescope spatial James-Webb à explorer l’aube cosmique, les premières époques de l’Univers.

Un trou noir qui surprend beaucoup les astronomes

D’après les résultats de la recherche publiée dans la revue The Astrophysical Journal, les chercheurs ont découvert ce trou noir grâce à la spectroscopie, une méthode qui consiste à décomposer la lumière en ses nombreuses longueurs d’onde afin d’étudier les caractéristiques d’un objet. Pour identifier les trous noirs, les astronomes recherchent des traces de gaz se déplaçant rapidement. Lorsqu’il tourne et tombe dans un trou noir, la lumière du gaz s’éloignant de la terre est étirée en longueurs d’onde beaucoup plus rouges, tandis que celle du gaz qui se rapproche est comprimée en longueurs d’onde beaucoup plus bleues.

Dans ce cas-ci, ce sont les données du programme CAPERS du télescope spatial James-Webb que les chercheurs ont utilisées pour réaliser leur analyse spectroscopique. Initialement perçu comme un point intéressant dans l’imagerie du programme, il a été par la suite confirmé que CAPERS-LRD-z9 était en fait un LDR. Cette confirmation a permis d’étayer l’idée que les LRD contiennent des trous noirs « surmassifs », des objets cosmiques encore plus importants que les trous noirs supermassifs. Les scientifiques estiment que ces trous noirs surmassifs atteignent 10 millions de masses solaires au cours de leur premier milliard d’années, et beaucoup plus encore au cours de leur développement.

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En ce qui concerne CAPERS-LRD-z9, il mesure environ 300 millions de masses solaires. À titre de comparaison, le trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée – Sagittarius A* – mesure environ 4 millions de masses solaires. Notons que ce trou noir est classé comme étant un noyau galactique actif, un trou noir brillant et à alimentation rapide situé au centre d’une galaxie. Il apparaît rouge, car il est enveloppé d’un cocon lumineux de gaz et de poussière. La gravité de ce trou noir supermassif propulse le gaz qui l’entoure à des vitesses de 3 000 kilomètres par seconde environ, soit 1 % de la vitesse de la lumière.

Par ailleurs, ce que les astronomes croyaient être un trou noir s’effondre : un nouvel objet cosmique remet le modèle en question.