Le premier trou noir connu dans l’univers a été détecté par le James Webb Space Telescope. Cette découverte pourrait nous en dire beaucoup sur l’origine des trous noirs supermassifs qui se sont formés beaucoup plus tard. De nombreuses galaxies ont un trou noir supermassif au centre, mais il n’est pas clair comment ils ont pu devenir si grands.
Une possibilité est qu’ils se soient formés à partir de petits trous noirs créés par l’effondrement des premières étoiles. Une autre suggestion est qu’ils sont le résultat d’énormes quantités de gaz dans l’univers primitif. Ce gaz s’est ensuite effondré directement en un trou noir, sans jamais avoir formé une étoile.
Le rôle de James Webb
Rebecca Larson de l’Université du Texas à Austin et ses collègues ont identifié le premier exemple de trou noir décrit dans un article récemment publié (réf.). En fonction de sa distance de la Terre, il s’est formé à seulement 570 millions d’années après le début de l’univers. Sa masse est 10 millions de fois celle du Soleil, ce qui en fait un trou noir intermédiaire selon les normes cosmiques.
“C’est un territoire vraiment important et inexploré pour la formation et la croissance des trous noirs dans l’univers primitif”, déclare Larson. “Nous savons où nous devons arriver, mais nous ne savons pas vraiment comment nous y sommes arrivés. Nous commençons maintenant, pour la première fois, à combler véritablement les lacunes et à rassembler une image plus claire de la façon dont ces objets cosmiques se sont formés”.
Pour identifier le trou noir, Larson et son équipe ont pointé James Webb sur une galaxie spécifique, CEERS1019. Le télescope spatial Hubble avait déjà étudié cette galaxie en la reconnaissant comme la plus brillante de cette partie de l’univers. Cependant, Hubble n’avait pas été en mesure de discerner ce qu’il y avait à l’intérieur.
Les signaux révélateurs
En utilisant NIRcam, NIRspec et MIRI, des instruments à bord du télescope spatial James Webb, les différentes composantes du signal lumineux émis par la galaxie ont été identifiées. Ce signal atteint des sommets qui identifient les éléments qui les produisent. “L’un d’eux avait un pic, avec une base très large qui vient indubitablement du trou noir au centre”, explique Larson.
Ce premier exemple d’un trou noir primordial dans l’univers semble suggérer qu’il ne s’est pas développé à partir de l’effondrement d’une masse stellaire, déclare James Mullaney de l’Université de Sheffield. “Nous excluons que ces trous noirs de masse stellaire soient des sources viables, à moins qu’il n’y ait une croissance très rapide de ces trous noirs dans les premières phases de l’univers”.