Découverte d’un trou noir colossal en plein sommeil après avoir trop mangé

Récemment, des astronomes ont fait une découverte étonnante grâce au télescope spatial James-Webb (JWST) : un trou noir massif et inactif, âgé de seulement 800 millions d’années après le Big Bang. Cette découverte remet en question les théories actuelles sur la croissance des trous noirs et des galaxies dans l’Univers primitif. Un trou noir aussi imposant et pourtant si calme change la façon dont nous percevons l’évolution des structures cosmiques à ses débuts.

Un géant endormi dans l’Univers primitif

Traditionnellement, on pensait que l’Univers des premières époques suivait un modèle logique : des galaxies petites, des trous noirs modestes et une croissance progressive. Mais, comme souvent dans l’Univers, les choses ne se sont pas déroulées comme prévu. En effet, avec l’aide du JWST, les chercheurs ont repéré un trou noir d’une taille impressionnante au centre de la galaxie GN-1001830, située à une distance colossale.

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Ce trou noir possède une masse environ 400 millions de fois plus grande que celle du Soleil. Toutefois, contrairement à ce à quoi on s’attendrait, il est étonnamment calme et silencieux. En général, les trous noirs actifs dévorent le gaz et la poussière environnants, produisant une lumière intense. Mais celui-ci semble inactif, ce qui a intrigué les scientifiques.

La surprise de sa taille et de son inactivité

Cette découverte, réalisée dans le cadre de l’étude JADES, du JWST, remet en cause les hypothèses sur la formation des trous noirs. Le rapport entre la masse de ce trou noir et celle de sa galaxie hôte est particulièrement surprenant, atteignant près de 40 %. À titre de comparaison, le trou noir supermassif au centre de notre galaxie, Sagittarius A*, ne représente qu’une fraction minime de la masse de la Voie lactée (moins de 0,1 %).

Les trous noirs sont généralement détectés grâce à la lumière émise par le gaz qui tourne autour d’eux, formant des disques brillants. Mais ce trou noir, en revanche, semble avoir arrêté ce processus et est désormais dans un état de sommeil. Ignas Juodžbalis, de l’Institut de cosmologie Kavli de l’université de Cambridge, responsable de l’étude publiée dans la revue Nature, explique que la grande taille de ce trou noir, bien que dormant, a facilité sa détection. Il ajoute que cet état de sommeil permet une meilleure étude de la galaxie hôte qui, malgré sa petite taille, abrite un trou noir gigantesque.

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Les trous noirs prennent habituellement beaucoup de temps pour atteindre des tailles imposantes. Ils commencent par être petits et grandissent lentement en avalant du gaz et de la poussière, puis finissent par briller intensément. Cependant, ce trou noir remet en question ce modèle. Sa masse énorme et son apparition précoce suggèrent un phénomène plus complexe. Plutôt que d’absorber lentement du gaz, il a peut-être connu des périodes d’alimentation explosive, avant de « rejeter » une partie de la matière.

Une nouvelle perspective sur la formation des trous noirs

Les scientifiques envisagent deux possibilités principales pour expliquer la taille précoce de ce trou noir. La première théorie suggère que certains trous noirs pourraient naître déjà massifs, bien plus grands que prévu pour un Univers aussi jeune. La deuxième hypothèse est que ces trous noirs passent par des périodes d’« hyperactivité », pendant lesquelles ils avalent des quantités massives de gaz en peu de temps, suivies de longues phases de dormance.

Les chercheurs estiment que pendant ces phases « super-Eddington », le trou noir aurait ingéré du gaz à une vitesse inimaginable, augmentant sa masse en quelques millions d’années. Ensuite, il aurait eu des centaines de millions d’années d’inactivité. Cette activité discrète a permis aux astronomes de détecter le trou noir, grâce à la sensibilité du JWST et à la faible émission de gaz incandescent qu’il génère.

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Cette découverte suggère que de nombreux autres trous noirs de ce type pourraient exister dans l’Univers primitif, cachés dans l’ombre en raison de leur faible luminosité. Cela pourrait remettre en question nos idées sur la formation des galaxies et des trous noirs. Si de nombreux trous noirs précoces ont atteint une taille gigantesque en un temps record, cela changerait notre compréhension de l’évolution des galaxies, de la formation des étoiles et de l’assemblage de la matière, et pourrait expliquer les grandes différences observées entre certaines galaxies à travers les âges. Par ailleurs, James-Webb observe un ancien trou noir supermassif qui souffle un vent qui tue les galaxies.