Un trou noir supermassif rare, découvert à l'aube de l'univers, pourrait indiquer qu'il y avait des milliers de monstres voraces de plus dans le cosmos primitif que ce que les scientifiques pensaient, et les astronomes ne savent pas exactement pourquoi ;
Le trou noir primordial a une masse environ 1 milliard de fois supérieure à celle de notre soleil et a été découvert au centre de la galaxie COS-87259. Cette ancienne galaxie, qui s'est formée 750 millions d'années seulement après le Big Bang, a été repérée par l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA), un observatoire radio situé au Chili, dans une minuscule parcelle de ciel dont la taille est inférieure à 10 fois celle de la pleine lune.
Obscurci sous un manteau de poussière d'étoiles turbulente, le trou noir à croissance rapide a été vu en train de consommer une partie de son disque d'accrétion de matière en orbite et de cracher les restes dans un jet voyageant à une vitesse proche de celle de la lumière. Le trou noir monstrueux semble se trouver à un stade intermédiaire de croissance, quelque part entre une galaxie poussiéreuse en formation d'étoiles et un énorme trou noir très lumineux appelé quasar ;
Et le mastodonte cosmique pourrait n'être qu'un des milliers de trous noirs inexplicablement grands qui se cachent sous la couverture nuageuse de l'univers primitif, suggèrent les chercheurs. Ils ont publié leur découverte le 24 février dans la revue Monthly Notices of The Royal Astronomical Society (s'ouvre dans un nouvel onglet) ;
"Franchement, expliquer l'existence d'environ 15 quasars lumineux très précoces [de la même période que COS-87259] était un grand défi pour l'astronomie extragalactique étant donné le peu de temps qu'il y a pour faire croître un trou noir aussi massif depuis le Big Bang", a déclaré à Live Science l'auteur principal de l'étude Ryan Endsley (s'ouvre dans un nouvel onglet) , astronome à l'Université du Texas, Austin. "Si les trous noirs très précoces d'un milliard de masse solaire sont des milliers de fois plus fréquents que ce que nous pensions à l'origine (comme l'implique notre découverte, à moins de supposer que nous avons été incroyablement chanceux), cela ne fait qu'exacerber davantage le problème."
Un mystère supermassif
Les trous noirs sont nés de l'effondrement d'étoiles géantes et se développent en se nourrissant sans cesse de gaz, de poussière, d'étoiles et d'autres trous noirs dans les galaxies en formation d'étoiles qui les contiennent. S'ils grossissent suffisamment, la friction fait chauffer la matière qui s'enroule en spirale dans la gueule des trous noirs, qui se transforment alors en quasars, éjectant leurs cocons gazeux dans des explosions de lumière jusqu'à un trillion de fois plus lumineuses que les étoiles les plus brillantes.
La lumière voyageant à une vitesse fixe dans le vide spatial, plus les scientifiques regardent profondément dans l'univers, plus ils interceptent de lumière lointaine et plus ils remontent dans le temps. Des simulations antérieures de l'"aube cosmique", c'est-à-dire de l'époque qui englobe le premier milliard d'années de l'univers, ont suggéré que des nuages de gaz froid ont pu se fondre en étoiles géantes qui étaient condamnées à s'effondrer rapidement, créant ainsi des trous noirs. Au fur et à mesure de la croissance de l'univers, ces premiers trous noirs auraient rapidement fusionné avec d'autres pour former des trous noirs supermassifs encore plus grands dans tout le cosmos.
Mais comment ces conditions chaotiques ont-elles conduit à la création d'un si grand nombre de trous noirs supermassifs reste un mystère, d'autant plus grand que les bêtes auraient pu se compter par milliers lorsque l'univers n'avait atteint que 5 % de son âge actuel. Un article de synthèse (s'ouvre dans un nouvel onglet) suggère que les quasars, grands et brillants, sont les trous noirs les plus faciles à repérer. Ils ne sont donc probablement que la "partie émergée de l'iceberg" des monstres qui se cachent dans le jeune cosmos.
La réponse à cette énigme pourrait révéler une faille dans notre compréhension de la formation des galaxies dans l'univers primitif. Le 22 février, un autre groupe d'astronomes analysant les données du télescope spatial James Webb a découvert un groupe de six galaxies gargantuesques &mdash ; âgées de 500 à 700 millions d'années après le Big Bang &mdash ; qui étaient si massives qu'elles étaient en contradiction avec 99% des modèles cosmologiques.
Une explication possible réside dans la quantité et l'activité frénétique des nuages denses de type "starburst" où les premiers trous noirs ont pris naissance. Par exemple, en avril 2022, la découverte d'un autre trou noir en transition et à croissance rapide, appelé GNz7q, dans une galaxie en combustion du même âge que COS-87259, a montré que la galaxie servait des étoiles fraîchement cuites 1 600 fois plus vite que la Voie lactée aujourd'hui. COS-87259 cuit à un rythme légèrement plus lent de 1 000 fois celui de la Voie lactée actuelle, mais son trou noir est 20 fois plus massif et brillant que GNz7q.
"La découverte de COS-87259 et de GNz7q au cours de l'année écoulée a été très surprenante et nous pousse vraiment à nous demander comment nous pouvons donner un sens à tout cela du point de vue de la compréhension de la croissance très précoce des trous noirs supermassifs", a déclaré Endsley.
