James-Webb mesure pour la première fois la masse d’un trou noir de l’Univers précoce

En utilisant les puissants yeux du télescope spatial James-Webb, des astronomes américains ont réalisé la toute première mesure de la masse d’un trou noir dans l’Univers précoce.

Le monstre cosmique de MRG-M0138

Si les quasars, objets extrêmement lumineux indiquant qu’un trou noir supermassif se nourrit activement de matière, facilitent la détection de tels monstres cosmiques, lorsqu’ils sont dormants, les chercheurs doivent s’appuyer sur le mouvement des étoiles affectées par leur écrasante attraction gravitationnelle.

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Utilisée jusqu’à présent pour des trous noirs situés dans notre Univers local, cette technique a été étendue pour la première fois à un objet situé au cœur de l’énorme galaxie MRG-M0138. Les astronomes l’observent telle qu’elle était il y a environ 10,8 milliards d’années, lorsque l’Univers n’en avait que trois.

« Nous avons été en mesure de le détecter en nous appuyant sur les données infrarouges ultra-précises de Webb et une loupe naturelle », explique Andrew Newman, auteur principal de la nouvelle étude, publiée dans la revue Science. « Cette approche combinée nous a permis de scruter la sphère d’influence du trou noir, où sa gravité accélère le mouvement des étoiles, et d’estimer sa masse. »

La loupe en question est un effet de lentille gravitationnelle, avec un objet dense (ici un amas galactique) situé entre l’observateur (James-Webb) et la cible (le trou noir) qui déforme et amplifie la lumière émise par cette dernière. Dans ce cas, MRG-M0138 apparaissait 30 fois plus grande.

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Six milliards de Soleil

Ce géant précoce se situe dans la partie haute du spectre des trous noirs supermassifs, avec une masse estimée à 6 milliards de fois celle du Soleil. « Il se rapproche de ce que certains astronomes nomment les trous noirs ultramassifs, qui dépassent les 10 milliards de masses solaires », note Newman.

D’après le scientifique, de telles découvertes suggèrent des origines remarquablement lointaines pour les interactions complexes entre les trous noirs et leurs galaxies hôtes observées dans l’Univers local.

Abritant initialement de puissants quasars, les galaxies denses et précoces comme MRG-M0138 auraient été le théâtre d’une croissance rapide des trous noirs, avec des éjections de gaz ayant potentiellement enrayé leur formation stellaire. « Ces géants cosmiques seraient ensuite arrivés à court de combustible », conclut Newman.

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Précédemment, Webb avait détecté une galaxie record, qui existait 280 millions d’années seulement après le Big Bang.