Cosmos

Publié le 14 janvier 2024 18h45. Des points rouges énigmatiques observés dans les profondeurs de l’univers par le télescope spatial James Webb ont enfin trouvé une explication : il s’agirait de jeunes trous noirs primordiaux en pleine croissance, remettant en question les théories actuelles sur leur formation.

• Le télescope spatial James Webb a permis d’identifier la nature de mystérieux points rouges observés dans l’espace lointain.
• Ces points correspondent à de jeunes trous noirs, bien moins massifs qu’on ne le pensait, entourés de gaz qu’ils absorbent pour croître.
• Cette découverte, publiée dans la revue Nature, apporte de nouvelles perspectives sur l’évolution des trous noirs dans l’univers primitif.

Des scientifiques de l’Université de Copenhague ont résolu une énigme qui intriguait la communauté astronomique depuis des années. Grâce aux images capturées par le télescope spatial James Webb, ces chercheurs ont identifié de petits points rouges situés à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Ces structures, apparues lorsque l’univers comptait seulement quelques centaines de millions d’années, avaient disparu des observations ultérieures, laissant les experts perplexes.

Après deux ans d’analyse approfondie des données fournies par le télescope, l’équipe dirigée par le professeur Chêne Watson du Cosmic Dawn Center de l’Institut Niels Bohr a conclu que ces points rouges correspondaient à de jeunes trous noirs. Contrairement aux idées reçues, ces trous noirs seraient beaucoup moins massifs qu’estimé, entourés d’une enveloppe de gaz ionisé qu’ils consomment pour alimenter leur croissance rapide.

Le professeur Watson explique :

« Les petits points rouges sont de jeunes trous noirs, cent fois moins massifs qu’on ne le pensait, enveloppés dans une capsule de gaz qu’ils consomment pour se développer. Ce processus génère une énorme chaleur qui est réfléchie à travers la capsule. Ce rayonnement à travers la capsule est ce qui leur donne leur couleur rouge unique. »

Chêne Watson, professeur à l’Université de Copenhague

Cette découverte remet en question la compréhension conventionnelle de l’origine et de la croissance des trous noirs dans les premiers stades de l’univers. Les observations précédentes suggéraient que ces points pourraient correspondre à des galaxies massives apparues peu après le Big Bang, une hypothèse qui ne concordait pas avec les modèles d’évolution galactique. Les chercheurs ont donc cherché une explication alternative.

Le mécanisme à l’œuvre implique que le rayonnement émis par le gaz en cours d’absorption – mais aussi expulsé en grande partie – atteint des températures de plusieurs millions de degrés, produisant une forte luminosité. C’est cette luminosité, filtrée et amplifiée par l’enveloppe gazeuse entourant le trou noir, qui est responsable de la couleur rouge observée dans le spectre infrarouge du télescope James Webb.

À ce jour, des centaines de ces “petits points rouges” ont été identifiés, renforçant l’idée que les jeunes trous noirs étaient abondants à l’aube de l’univers observable. Bien qu’ils soient parmi les plus petits jamais détectés, leur masse peut atteindre jusqu’à 10 millions de fois celle du Soleil, pour un diamètre d’environ 10 millions de kilomètres.

Les chercheurs décrivent la croissance de ces trous noirs comme “désordonnée” : le gaz environnant s’engouffre dans le trou noir en formant un disque ou un entonnoir, générant des températures extrêmes lorsqu’il est accéléré et comprimé. Cependant, le trou noir n’absorbe qu’une fraction mineure du gaz disponible, la majeure partie étant violemment expulsée par ses pôles en raison du rayonnement intense.

Les connaissances actuelles reconnaissent l’existence de trous noirs supermassifs au centre des galaxies, comme notre Voie lactée, dont la masse dépasse quatre millions de fois celle du Soleil. Néanmoins, de nombreuses questions subsistent quant à la formation et à l’évolution de ces structures dans le contexte cosmologique primitif. Les données issues de cette étude offrent des indices précieux sur la rapidité avec laquelle certains trous noirs primordiaux ont pu atteindre des masses considérables – jusqu’à un milliard de fois celle de notre Soleil – seulement 700 millions d’années après le Big Bang.

Publié le 8 janvier 2026. Une analyse inédite des données recueillies par le télescope spatial XRISM révèle que le trou noir supermassif au cœur de notre galaxie, Sagittarius A*, a connu une période d’activité cosmique intense au cours des mille dernières années, remettant en question notre compréhension de son évolution.

• Le télescope spatial XRISM a permis de détecter des détails sans précédent sur le passé de Sagittarius A*.
• Des nuages moléculaires proches du centre galactique ont agi comme des « miroirs cosmiques », reflétant les échos lumineux d’anciennes éruptions.
• Cette découverte ouvre une nouvelle voie pour étudier l’histoire énergétique de notre galaxie et l’évolution des trous noirs supermassifs.

Des chercheurs de l’Université d’État du Michigan ont mis en évidence cette activité passée grâce à une nouvelle méthode d’analyse des rayons X. Loin de l’image d’un objet peu lumineux, Sagittarius A* aurait été le siège d’une puissante éruption cosmique entre un et mille ans auparavant. Cette découverte, dont les résultats ont été acceptés par The Astrophysical Journal Letters, redéfinit notre compréhension de l’environnement énergétique qui nous entoure.

L’étude s’appuie sur l’observation de nuages moléculaires situés à proximité du centre galactique. Ces nuages ont joué le rôle de véritables « miroirs cosmiques », renvoyant les échos lumineux des éruptions passées de Sagittarius A*. L’analyse de ces réflexions a permis de reconstituer une chronologie approximative des émissions d’énergie du trou noir.

La précision sans précédent des mesures de l’énergie des photons de rayons X, rendue possible par le télescope XRISM, a été cruciale. Contrairement aux télescopes précédents, XRISM a pu distinguer des lignes d’émission extrêmement fines, ouvrant ainsi une nouvelle fenêtre sur le passé énergétique du centre de la Voie lactée.

« Rien dans ma formation professionnelle d’astronome aux rayons X ne m’avait préparé à quelque chose comme ça. »

Stephen Di Kerby, chercheur

Stephen Di Kerby, membre de l’équipe de recherche et affilié au laboratoire du professeur Shuo Zhang, a souligné le caractère révolutionnaire de cette découverte. Il a expliqué qu’il s’agit d’une technique entièrement nouvelle qui inaugure une nouvelle génération d’outils en astronomie aux rayons X.

L’analyse détaillée des caractéristiques spectrales a permis d’écarter l’hypothèse d’un impact de rayons cosmiques comme source de la luminosité des nuages. Les résultats confirment que ces derniers reflètent une ancienne éruption de rayons X provenant de Sagittarius A*, créant ainsi un « écho lumineux » témoignant de son passé turbulent.

Cette méthode d’« archéologie lumineuse » permet non seulement de déterminer le moment approximatif des éruptions, mais aussi leur puissance et leur propagation dans le milieu interstellaire. En observant plusieurs nuages à différentes distances du trou noir, il est possible de reconstituer une chronologie détaillée de ces événements, de la même manière que les échos permettent de déduire la forme et les dimensions d’une grotte.

Le professeur Shuo Zhang a insisté sur l’importance de cette nouvelle capacité instrumentale : « Cette mesure remarquable démontre la puissance du XRISM pour découvrir l’histoire cachée du centre de notre galaxie. En résolvant si clairement les lignes de fer, nous pouvons désormais interpréter l’activité passée du centre galactique avec des détails sans précédent. »

Les chercheurs estiment que le potentiel du télescope XRISM n’est qu’à peine exploré et que ses premières observations ouvrent déjà la voie à des découvertes insoupçonnées. L’équipe espère que cet instrument permettra de mieux comprendre l’évolution des trous noirs supermassifs et la dynamique galactique.

Stephen Di Kerby a conclu en exprimant son enthousiasme : « Nous sommes les scientifiques chanceux qui ont pu résoudre les problèmes liés au traitement de ces données de cette manière complètement nouvelle. L’une des choses que je préfère dans le métier d’astronome est de réaliser que je suis le premier être humain à voir cette partie du ciel de cette manière. »

Publié le 2024-02-29 14:35:00. Le télescope spatial Hubble a capturé une image spectaculaire d’un disque protoplanétaire exceptionnellement vaste, surnommé “Le Chivito de Dracula” en raison de sa ressemblance avec un sandwich uruguayen, offrant aux astronomes une opportunité unique d’étudier la formation des planètes dans des conditions extrêmes.

• Le disque protoplanétaire IRAS23077+6707 s’étend sur près de 643 milliards de kilomètres (400 milliards de miles), soit quarante fois le diamètre de notre système solaire.
• L’image révèle une morphologie chaotique et turbulente, avec des filaments de matière s’étendant bien au-delà de ceux observés sur des disques similaires.
• Cette découverte pourrait aider à comprendre comment les planètes se forment dans des environnements complexes et dynamiques.

Une équipe d’astronomes a utilisé le télescope spatial Hubble pour observer en détail le disque protoplanétaire IRAS23077+6707, situé à environ mille années-lumière de la Terre. Cette observation, publiée dans la revue The Astrophysical Journal Letters, représente une avancée significative dans l’étude de la formation des systèmes planétaires.

Ce disque protoplanétaire, d’une taille inhabituelle, présente des caractéristiques qui le distinguent des autres structures de ce type connues à ce jour. Sa taille est comparable à celle de la ceinture de Kuiper, la région située aux confins de notre système solaire. L’image capturée par Hubble révèle une structure chaotique, avec des filaments de matière s’étendant verticalement de manière significative. Ces filaments ne sont visibles que d’un côté du disque, tandis que l’autre présente une limite nette sans ces éléments, ce qui intrigue les scientifiques.

L’équipe de recherche a attribué au disque le surnom de “Le Chivito de Dracula”, un clin d’œil aux origines culturelles de ses membres. Ce nom fait référence à un sandwich uruguayen, le chivito, dont la forme, vue de côté, rappelle celle du disque, avec une bande sombre centrale prise en sandwich entre des couches lumineuses de poussière et de gaz.

« Le niveau de détail que nous observons est rare dans les images de disques protoplanétaires, et ces nouvelles images de Hubble montrent que les pépinières planétaires pourraient être beaucoup plus actives et chaotiques que prévu. »

Kristina Monsch, auteure principale, Centre d’Astrophysique | Harvard et Smithsonian (CfA)

Selon les chercheurs, la perspective presque latérale à partir de laquelle IRAS 23077+6707 a été observé a permis de cartographier ses sous-structures en lumière visible avec une précision inégalée. Ce système devient ainsi un laboratoire naturel exceptionnel pour étudier les processus de formation planétaire dans des conditions extrêmes.

Les analyses des images obtenues par Hubble, combinées à celles du télescope spatial James Webb, ont révélé une asymétrie frappante. Un seul côté du disque présente d’énormes filaments verticaux, tandis que l’autre reste bien défini, sans structures similaires. Cette asymétrie suggère que le disque pourrait être en train d’accumuler de la poussière et du gaz, ou qu’il interagit de manière complexe avec son environnement.

Les scientifiques estiment que l’étoile au cœur d’IRAS 23077+6707 est probablement une étoile massive et chaude, voire un système binaire, entourée d’une quantité importante de matière, estimée entre dix et trente fois la masse de Jupiter. Cette abondance de matière pourrait permettre la formation de plusieurs géantes gazeuses.

« Nous avons été surpris de voir à quel point cet ensemble est asymétrique. Hubble nous a donné une place au premier rang pour observer les processus chaotiques qui façonnent les disques lors de la construction de nouvelles planètes – processus que nous ne comprenons pas encore entièrement, mais que nous pouvons désormais étudier d’une manière complètement nouvelle. »

Joshua Bennett Lovell, co-chercheur, CfA

L’étude souligne que les disques protoplanétaires ne sont pas nécessairement des environnements calmes et ordonnés, mais plutôt des scénarios dynamiques et en constante transformation, où des forces extrêmes peuvent influencer l’architecture finale du système planétaire et la diversité des planètes qui s’y forment. Les chercheurs espèrent que ces nouvelles observations permettront de mieux comprendre les étapes qui mènent des nuages de poussière et de gaz à la formation de systèmes planétaires complets.