Les astronomes utilisant le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA ont détecté un petit trou noir vigoureux dans GN-z11une galaxie exceptionnellement lumineuse qui existait tout juste 420 millions d’années après le Big Bang, il y a plus de 13 milliards d’années. Le fait que ce trou noir d’une masse de quelques millions de masses solaires existe même si tôt dans l’Univers remet en question les hypothèses actuelles sur la formation et la croissance des trous noirs.
GN-z11, illustré dans l’encadré, est vu tel qu’il était il y a 13,4 milliards d’années, soit seulement 400 millions d’années après le Big Bang. Crédit image : NASA / ESA / P. Oesch, Université de Yale / G. Brammer, STScI / P. van Dokkum, Université de Yale / G. Illingworth, Université de Californie, Santa Cruz.
Les astronomes pensent que les trous noirs supermassifs trouvés au centre de galaxies comme la Voie lactée ont atteint leur taille actuelle sur des milliards d’années.
Mais la taille de ce trou noir récemment découvert suggère qu’ils pourraient se former d’autres manières : ils pourraient être « nés gros » ou ils pourraient manger de la matière à un rythme cinq fois plus élevé que ce que l’on pensait possible.
Selon les modèles standards, les trous noirs supermassifs se forment à partir des restes d’étoiles mortes, qui s’effondrent et peuvent former un trou noir environ cent fois la masse du Soleil.
S’il se développait comme prévu, il faudrait environ un milliard d’années à ce trou noir nouvellement détecté pour atteindre sa taille observée.
Pourtant, l’Univers n’avait pas encore un milliard d’années lorsque ce trou noir a été détecté.
“Il est très tôt dans l’Univers pour voir un trou noir aussi massif, nous devons donc envisager d’autres façons dont il pourrait se former”, a déclaré le Dr Roberto Maiolino, astronome à l’Université de Cambridge.
“Les toutes premières galaxies étaient extrêmement riches en gaz, elles auraient donc été comme un buffet pour les trous noirs.”
Comme tous les trous noirs, le jeune trou noir de GN-z11 accumule de la matière provenant de sa galaxie hôte pour alimenter sa croissance.
Pourtant, cet ancien trou noir engloutit la matière beaucoup plus vigoureusement que ses frères et sœurs des époques ultérieures.
GN-z11 est une galaxie compacte, environ cent fois plus petite que la Voie lactée, mais le trou noir nuit probablement à son développement.
Lorsque les trous noirs consomment trop de gaz, ils repoussent le gaz comme un vent ultra-rapide.
Ce « vent » pourrait arrêter le processus de formation des étoiles, tuant lentement la galaxie, mais il tuerait également le trou noir lui-même, car il couperait également la source de « nourriture » du trou noir.
« C’est une nouvelle ère : le progrès géant en matière de sensibilité, notamment dans l’infrarouge, équivaut à passer du jour au lendemain du télescope de Galilée à un télescope moderne », a déclaré le Dr Maiolino.
“Avant la mise en ligne de Webb, je pensais que l’Univers n’était peut-être pas si intéressant si l’on allait au-delà de ce que nous pouvions voir avec le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA.”
“Mais cela n’a pas été le cas du tout : l’Univers a été assez généreux dans ce qu’il nous montre, et ce n’est que le début.”
“La sensibilité de Webb signifie que des trous noirs encore plus anciens pourraient être découverts dans les mois et les années à venir”, a-t-il ajouté.
“Nous espérons utiliser les futures observations de Webb pour tenter de trouver des “graines” plus petites de trous noirs, ce qui pourrait les aider à démêler les différentes manières dont les trous noirs pourraient se former : qu’ils soient grands au départ ou qu’ils se développent rapidement.”
UN papier sur les résultats a été publié dans la revue Nature.
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R. Maiolino et autres. Un petit trou noir vigoureux dans l’Univers primitif. Nature, publié en ligne le 17 janvier 2023 ; est ce que je: 10.1038/s41586-024-07052-5
