Découverte d'un trou noir d'une masse record à l'aube de l'Univers

Grâce aux télescopes spatiaux James Webb et Chandra, une équipe d'astronomes a découvert un trou noir de plusieurs dizaines de millions de masses solaires seulement 470 millions d'années après le Big Bang. La présence de tels astres si tôt dans l'histoire de l'Univers pousse les chercheurs à revoir leur modèle de formation, comme l'explique à Sciences et Avenir l'astrophysicien David Elbaz.

Si jeune et déjà si imposant ! Un trou noir de 10 à 100 millions de masses solaires (Ms) a été observé dans une galaxie située seulement 470 millions d’années après le Big Bang. C’est la première fois qu’un trou noir d’une telle envergure est découvert si tôt dans l’Univers. Il pèserait à lui seul autant que toutes les étoiles de sa galaxie hôte. Ce résultat, obtenu en combinant les données des télescopes spatiaux James Webb (JWST) et Chandra, a fait l’objet d’un article paru le 6 novembre 2023 dans la revue Nature Astronomy. "Nous avions besoin du Webb pour trouver cette galaxie remarquablement lointaine, et de Chandra pour trouver son trou noir supermassif", résume dans un communiqué Akos Bogdan du Centre d'astrophysique de Harvard & Smithsonian (Etats-Unis), auteur principal de la publication. La présence du trou noir a en effet été révélée par la forte émission de la galaxie en rayons X, domaine du spectre électromagnétique dans lequel observe Chandra. Ce flot de X jaillit de la matière fortement accélérée dans sa chute vers le trou noir.

Deux modèles en lice

En plus de révéler la présence du trou noir, il a permis d’en estimer la masse, remarquable, comme le souligne pour Sciences et Avenir David Elbaz, astrophysicien au CEA. "Les trous noirs supermassifs représentent en général un millième de la masse de l’ensemble des étoiles de leur galaxie. Ici, c’est donc 1000 fois plus. Même en supposant que l’équipe ait pu se tromper d’un facteur 10 dans son estimation, ce qui est possible car elle est délicate à réaliser, le ratio reste énorme… Cela interroge sur les mécanismes de formation des trous noirs supermassifs."

Deux modèles sont actuellement en lice. Le premier envisage un Univers jeune peuplé d’étoiles gigantesques, allant jusqu’à 1000 Ms. Une étoile s’effondre en un trou noir. Il va croître en avalant la matière autour de lui. Mais cela prend du temps pour passer de 1000 Ms aux millions, voire aux milliards de Ms d’un trou noir supermassif. "Or, les observa[...]

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