Découverte du trou noir le plus ancien jamais observé, « inexplicablement massif »

Des astronomes ont observé le trou noir le plus lointain et, par extension, le plus ancien connu. Caché dans la galaxie GN-z11, ce monstre cosmique présente une masse inattendue.

Un trou noir record

Découverte en 2016, GN-z11 se trouve aujourd’hui à environ 32 milliards d’années-lumière de la Terre. En l’examinant à l’aide des puissants yeux infrarouge du télescope spatial James-Webb, des chercheurs de l’université de Cambridge ont récemment détecté la lueur chaude et ultraviolette d’un disque d’accrétion, tourbillon de poussière et de gaz trahissant la présence d’un trou noir.

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Sur la base de sa taille, l’équipe a estimé l’âge de ce monstre cosmique record à environ un milliard d’années. Problème majeur : en raison de l’expansion de l’Univers, nous voyons GN-z11 telle qu’elle était il y a 13,4 milliards d’années, soit 400 millions d’années seulement après le Big Bang. Une période extrêmement précoce où des objets aussi massifs n’étaient pas censés exister, selon les modèles dominants concernant la formation des trous noirs.

Suggérant une révision de ces derniers, de telles observations pourraient potentiellement s’expliquer par l’effondrement d’énormes nuages de gaz, susceptibles de donner naissance à des trous noirs extrêmement massifs, une densité élevée de matière à proximité permettant leur croissance accélérée, ou l’implication des deux processus.

« Les toutes premières galaxies étaient extrêmement riches en gaz et auraient donc constitué un ‘buffet’ pour les trous noirs », estime Roberto Maiolino, auteur principal de la nouvelle étude, publiée dans la revue Nature.

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Structures impossibles

Il ne s’agit pas du seul objet « impossible » découvert par James-Webb. Précédemment, le télescope avait repéré des galaxies précoces anormalement massives, ou présentant une structure semblable à celle de la Voie lactée.

Si certains astronomes ont proposé qu’il s’agisse de structures traversant des phases de « flambée d’étoiles » ou d’astres hypothétiques alimentées par l’annihilation de matière noire, leur existence suggérerait selon d’autres que l’Univers soit deux fois plus vieux qu’estimé.

Selon Maiolino, seules des observations supplémentaires, impliquant dans le cas du monstre cosmique de GN-z11 la mise en évidence de « graines de trous noirs », permettront de résoudre ces énigmes.

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