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James-Webb observe des « petits points rouges » qui alimentent les trous noirs

Ces observations pourraient bien résoudre un mystère cosmologique qui préoccupe les scientifiques depuis longtemps

Trou Noir Point Rouge
© NASA, ESA, CSA, STScI, Dale Kocevski (Colby College)

Une équipe d’astronomes a peut-être résolu une énigme fondamentale de la cosmologie en analysant un échantillon de galaxies parmi les plus anciennes jamais observées, identifiées comme de « petits points rouges » par le télescope James-Webb (JWST). Leur étude, publiée dans The Astrophysical Journal, révèle que la majorité de ces galaxies primitives, apparues moins de 1,5 milliard d’années après le Big Bang, semblent abriter des trous noirs supermassifs qui se nourrissent activement de gaz et de poussières.

Une nouvelle population de galaxies observées par le JWST

Lors de son exploration de l’Univers lointain, le JWST a repéré des « petits points rouges » qui, à première vue, semblaient être des galaxies primitives. Ces objets sont apparus comme un nouveau type de galaxie, très lumineuse et à un âge étonnamment avancé par rapport à ce que l’on attendait. Ces galaxies sont situées à moins de 1,5 milliard d’années après le Big Bang, une période où l’on pensait que les premières formations stellaires étaient encore en train d’émerger.

Toutefois, les résultats actuels suggèrent que l’intensité lumineuse de ces petites galaxies provient principalement des turbulences causées par l’accrétion de matière par des trous noirs supermassifs situés en leur cœur. Le professeur Dale Kocevski, leader de l’étude et chercheur au Colby College, explique qu’une nouvelle catégorie d’objets a été découverte grâce au JWST, ce qui explique pourquoi ces galaxies n’avaient pas été observées auparavant.

Les astronomes ont identifié ces petites galaxies grâce à des données provenant de plusieurs projets de grande envergure du JWST, tels que CEERS, JADES, NGDEEP et RUBIES. Les observations faites dans le cadre du projet RUBIES ont été particulièrement cruciales. Elles ont révélé que près de 70 % des galaxies de l’échantillon présentent des signes de gaz tournoyant à une vitesse extrêmement élevée (environ 1 000 km/s), un indicateur d’un disque d’accrétion alimentant un trou noir supermassif.

Une lumière décalée et les secrets de l’Univers primitif

Les « petits points rouges » doivent en partie leur couleur à un phénomène appelé « décalage vers le rouge », qui survient lorsque la lumière des galaxies est étirée par l’expansion de l’Univers, modifiant ainsi sa fréquence et la déplaçant vers des longueurs d’onde plus longues, comme l’infrarouge, que le JWST est conçu pour capter.

Steven Finkelstein, chercheur à l’université du Texas, ajoute que ces découvertes ouvrent la voie à une nouvelle compréhension de la croissance des trous noirs dans l’Univers primitif. Selon lui, les observations du JWST laissent entrevoir une période de croissance intense et encore cachée des trous noirs, phénomène qui pourrait avoir joué un rôle clé dans la formation de ces premières galaxies.

Les scientifiques suggèrent ainsi que la lumière émise par ces galaxies ne provient pas seulement des étoiles, mais surtout des noyaux actifs de galaxies (AGN), où les trous noirs supermassifs accrétaient la matière. Ces AGN sont incroyablement brillants, principalement en raison des turbulences causées par les forces gravitationnelles des trous noirs, qui accélèrent et chauffent les gaz environnants. Cela pourrait expliquer pourquoi ces galaxies, avec peu d’étoiles visibles, semblent plus lumineuses qu’attendues.

Des mystères persistants et de nouvelles pistes de recherche

Cependant, il reste des mystères à élucider. Par exemple, on ne comprend pas pourquoi ces petites galaxies à grands décalages vers le rouge n’ont pas de contreparties proches dans l’Univers local. Une théorie avancée suggère que les galaxies pourraient évoluer « de l’intérieur vers l’extérieur », c’est-à-dire qu’à mesure que les étoiles meurent, moins de gaz est disponible pour nourrir les trous noirs. Cette évolution pourrait expliquer pourquoi, à mesure que ces galaxies vieillissent, elles deviennent plus lumineuses dans les longueurs d’onde bleues et moins dans les rouges, perdant ainsi leur apparence de « petits points rouges ».

Enfin, l’absence de rayons X de haute énergie provenant de ces galaxies soutient l’idée que les trous noirs au centre de ces galaxies sont probablement recouverts d’un épais nuage de gaz et de poussière, qui absorbe ces rayons X. Cela contraste avec d’autres trous noirs plus proches de la Terre, qui sont plus visibles dans cette gamme d’énergie.

Les scientifiques prévoient donc d’étudier plus en profondeur ces « petits points rouges » en se concentrant sur des longueurs d’onde encore plus spécifiques dans l’infrarouge. Les résultats pourraient fournir des réponses définitives sur la nature de ces mystérieuses galaxies anciennes. Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.

Par Eric Rafidiarimanana, le

Source: Space

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