James-Webb observe comment se forment les trous noirs géants et les astronomes sont stupéfaits !

Des astronomes ont récemment mis au jour un trou noir supermassif situé entre deux galaxies en train de fusionner, et qui semble être né sur place. Cette observation exceptionnelle pourrait fournir les premières preuves concrètes d’un phénomène théorique appelé « effondrement direct », un processus encore jamais observé en action, mais qui pourrait expliquer comment se forment certains des plus gigantesques trous noirs de l’Univers.

Un trou noir au « mauvais » endroit

Le phénomène se déroule à quelque 8,3 milliards d’années-lumière de la Terre, là où deux galaxies sont en pleine collision. La forme résultante de cette fusion rappelle étrangement le symbole de l’infini (∞), ce qui lui a valu le surnom évocateur de « galaxie Infinity ». L’une des découvertes les plus surprenantes concerne un trou noir particulièrement massif qui ne se trouve pas dans le cœur d’une des deux galaxies, comme on s’y attendrait normalement.

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Selon Pieter van Dokkum, astrophysicien à l’université Yale et principal auteur de l’étude, le plus surprenant reste l’emplacement de ce trou noir, situé entre les deux galaxies, et non dans l’un de leurs noyaux. Cela conduit à se demander s’il ne s’était pas formé récemment à cet endroit précis. Comment un trou noir aussi massif a-t-il pu se retrouver là, en dehors de tout centre galactique connu ?

La réponse pourrait être révolutionnaire. Van Dokkum et son équipe avancent l’idée que ce trou noir n’a pas été déplacé, mais qu’il s’est tout simplement formé à cet endroit précis, et de manière relativement récente à l’échelle cosmique. Une hypothèse qui, si elle se révèle correcte, pourrait représenter une première historique dans l’observation d’un trou noir supermassif en pleine formation.

Une enquête menée par le télescope James-Webb

Les scientifiques avancent deux grandes théories pour expliquer la formation de trous noirs supermassifs. L’une suppose que ces trous noirs émergent de l’effondrement direct d’un immense nuage de gaz. L’autre, dite de la « graine légère », propose qu’ils naissent d’étoiles massives qui, à force de collisions et accumulations de matière, atteignent une taille colossale. Jusqu’à présent, aucune observation n’avait directement validé l’hypothèse de l’effondrement direct. 

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Cependant, plusieurs observations récentes réalisées à l’aide du télescope spatial James-Webb (JWST) ont révélé l’existence de trous noirs étonnamment massifs dans l’Univers primitif, bien trop grands pour avoir simplement grandi à partir de petites graines en si peu de temps. Cela a renforcé l’intérêt pour la piste de l’effondrement direct, sans toutefois offrir de preuve directe… jusqu’à maintenant peut-être.

Afin de mieux comprendre la nature du trou noir mystérieux de la galaxie Infinity, les chercheurs ont utilisé les capacités du JWST pour analyser les mouvements du gaz environnant. Selon leur hypothèse, si le trou noir s’est réellement formé sur place, sa vitesse devrait être identique à celle du gaz environnant, issu de la collision galactique. L’étude complète a été acceptée pour publication dans la revue The Astrophysical Journal Letters.

Des résultats prometteurs

Les premières données récoltées vont dans ce sens. L’équipe a détecté une large zone de gaz ionisé située exactement entre les deux noyaux galactiques, là où se trouve également le trou noir suspect. De plus, les vitesses mesurées correspondent parfaitement. Cela indiquerait qu’il s’est formé sur place, et non qu’il a migré depuis un autre endroit.

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Selon les chercheurs, ce trou noir pourrait bien être le tout premier exemple d’un trou noir supermassif en cours de formation par effondrement direct. Par ailleurs, les deux noyaux galactiques possèdent également leurs propres trous noirs supermassifs actifs. Ce système compte donc trois trous noirs supermassifs confirmés, un fait extrêmement rare. 

Bien que les données soient encourageantes, les chercheurs restent prudents. Ils ne peuvent pas encore affirmer avec certitude qu’il s’agit d’un cas confirmé d’effondrement direct. Néanmoins, les preuves s’accumulent et l’analyse des données se poursuit. Par ailleurs, ce que les astronomes croyaient être un trou noir s’effondre : un nouvel objet cosmique remet le modèle en question.