James-Webb révèle la vérité sur ce trou noir supermassif qui défie les lois de la physique

Récemment, des astronomes ont utilisé le télescope spatial James-Webb afin d’étudier à nouveau un trou noir jusqu’alors mal compris. Supposé absorber la matière 40 fois plus vite que la limite théorique, il s’avère que la poussière a possiblement obscurci la réalité. Explications.

LID-568 et la limite d’Eddington

Au sein d’un trou noir en accrétion, la matière qui s’accumule est comprimée et chauffée. Cela provoque l’émission d’un rayonnement de haute énergie, comme les rayons X, qui repousse la matière. La quantité de matière qu’un trou noir peut absorber est régie par ce que l’on appelle la limite d’Eddington. Celle-ci définit la luminosité maximale à laquelle la pression du rayonnement extérieur équilibre l’attraction gravitationnelle du trou noir. Cette limite dépend directement de la masse du trou noir. Et plus celle-ci est élevée, plus la limite d’Eddington l’est aussi.

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Par ailleurs, lorsque la pression de radiation est suffisamment élevée pour surpasser la gravité, le trou noir arrête d’accréter de la matière et limite ainsi son éclat. Néanmoins, sous certaines conditions, un trou noir peut continuer d’accréter de la matière au-delà de cette limite. Ce processus s’appelle accrétion super-Eddington.

Les observations faites en 2024 suggéraient que LID-568 était touché par une accrétion super-Eddington près de 40 fois supérieure aux prévisions. LID-568 existait seulement 1,5 milliard d’années après le Big Bang, ce qui est insuffisant pour que ce trou noir ait atteint une telle taille. Par conséquent, les astronomes ont émis l’hypothèse qu’une accrétion super-Eddington aussi rapide pourrait fournir une explication convaincante à la formation de trous noirs supermassifs aux masses inimaginables dans l’Univers primordial.

Une question de poussière

Toutefois, dans une nouvelle recherche, publiée dans The Astrophysical Journal, les astronomes ont découvert que LID-568 se nourrit à un rythme compatible avec la limite d’Eddington. L’erreur a été causée par la poussière. En effet, cette dernière absorbe et disperse la lumière, ce qui atténue considérablement la lumière qui nous parvient d’un trou noir.

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« Pour un objet fortement obscurci par la poussière comme LID-568, il est crucial que l’extinction de poussière soit correctement corrigée », a déclaré Myungshin Im, co-auteur de l’étude et directeur du Centre de recherche astronomique de l’université nationale de Séoul. « Si cet effet n’est pas correctement pris en compte, il peut conduire à des calculs inexacts de la masse du trou noir, ce qui, à son tour, affecte la limite d’Eddington qui lui est associée. »

Le spécialiste ajoutant : « Nous avons mesuré la masse du trou noir grâce à la lumière infrarouge du gaz environnant. Le rayonnement infrarouge est beaucoup moins affecté par la poussière que la lumière optique, utilisée dans l’étude précédente pour mesurer la masse du trou noir. Cette approche différente nous a permis de calculer la masse du trou noir à un peu moins d’un milliard de masses solaires, soit environ 40 fois plus que l’estimation précédente. À partir de cette masse révisée, la luminosité d’Eddington a été recalculée. Globalement, la luminosité observée correspondait étroitement à la limite d’Eddington. Nous avons donc conclu que le trou noir n’était pas en phase super-Eddington lorsqu’il a été observé. Il était simplement voilé par de la poussière. Par conséquent, les habitudes alimentaires actuelles de LID-568 ne peuvent être attribuées à la croissance de trous noirs supermassifs. »

Cependant, « pour les noyaux galactiques actifs, qui contiennent en leur centre des trous noirs s’alimentant activement, dominant leur luminosité et entourés d’environnements poussiéreux complexes, la correction d’extinction de poussière n’a pas encore été appliquée de manière approfondie », ont précisé les chercheurs à l’origine de l’étude. « Cela signifie que les masses d’autres trous noirs pourraient avoir été mesurées de manière incorrecte, conduisant à des interprétations erronées de leurs propriétés. Notre approche pourrait permettre de mieux comprendre les trous noirs obscurcis par la poussière dans une nouvelle classe de galaxies appelées ‘petits points rouges’, récemment découvertes grâce aux observations de James-Webb. »

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Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.