Le mystère grandit autour des «petits points rouges» dans l’univers primitif

Dans les galaxies de notre environnement, celles de l’univers voisin, les trous noirs centraux suivent une règle presque Rajataba: ne dépassant pas 0,01% de la masse stellaire de sa galaxie hôte, ou dit le contraire, pour chaque 10 000 masses stellaires, le trou noir a un.

Cependant, une équipe d’astronomes dirigée par Jorryt Matthee, de la Federal Polytechnic School of Zurich (eth Zurich), vient de démontrer que cela ne se produit pas dans les galaxies les plus éloignées et les plus éloignées que nous connaissons.

Matthee et ses collègues, en fait, ont rencontré la surprise que les trous noirs supermasiaux de certaines des premières galaxies vues par le télescope spatial James Webb ont des masses allant jusqu’à 10% de la masse stellaire de leurs hôtes. Ce qui signifie que pour chaque 10 000 masses étoiles dans chacune de ces galaxies, il y a 1 000 masses solaires dans son trou noir supermassif, une différence abyssale. L’étude peut déjà être consultée sur la prépuxe ‘ArXiv’.

“À l’étape la plus extrême”, explique Matthee, “cela impliquerait que les trous noirs sont 1 000 plus lourds qu’ils ne le devraient. Mais au lieu de dire que cette découverte est inquiétante, je dirais qu’elle est prometteuse, car cette grande différence suggère que nous sommes sur le point d’apprendre quelque chose de nouveau.

Mystérieux «points rouges»

Depuis l’été 2022, lorsque le télescope a commencé à transmettre des données sur la terre, la sensibilité unique de James Webb a permis aux astronomes de regarder plus qu’avec tout autre instrument, jusqu’à ce qu’il distingue des galaxies qui n’existaient que 300 millions d’années après la Big Bang. Soit dit en passant, des observations qui ont apporté plus d’une surprise, y compris l’existence d’un grand nombre de petits “ points rouges ” mystérieux et inhabituellement brillants qui semblent éclabousser tout l’univers primitif.

Au début, sa luminosité excessive a fait penser aux scientifiques qu’ils étaient des galaxies très massives, quelque chose qui était contre les modèles cosmologiques actuels, selon ceux que les galaxies sont nées comme de petits nuages ​​de poussière et d’étoiles qui grandissent lentement. Cependant, de nouvelles études ont révélé que la luminosité n’était pas due à une taille excessive de ces galaxies, mais à la brillante matière de la matière tournant à des vitesses relativistes autour de ses trous noirs centraux. C’est ce que les astronomes connaissent comme des «noyaux galactiques actifs» (AGT)

«En 2023 et 2024 – explique Matthee à« Space.com »- nous et d’autres groupes, nous découvrons une population d’AGN auparavant cachée dans l’univers précoce dans les premiers ensembles de données Webb. La lumière que nous voyons de ces objets, en particulier la lumière de Redst, provient des disques d’accrétion autour des trous noirs supermasiaux. Ces objets ont été baptisés comme «petits points rouges» (petits points rouges) car c’est ainsi qu’ils apparaissent dans les images du télescope ».

Le web cosmique

Et c’est là que le nouveau travail de Matthew et son équipe affectent. Les chercheurs ont sélectionné une région spécifique du ciel et construit une carte 3D avec toutes les galaxies présentes, y compris sept «points rouges» qui, contrairement à d’autres études, étaient parfaitement situés sur la carte.

Ces sept points sont si loin de la Terre que leur lumière nous voyageait depuis plus de 12,5 milliards d’années. Autrement dit, il y avait déjà moins d’un milliard d’années après le Big Bang, et fait partie du Web des «galaxies cosmiques», la plus grande structure connue de la matière, dans laquelle les galaxies sont alignées dans des fils brillants qui convergent dans les nœuds les plus denses , comme si un gigantesque Web tridimensionnel était traité.

La position occupée par les galaxies dans cet immense réseau cosmique dépend, dans une large mesure, de son degré d’évolution. Les plus massifs et les plus évolués sont généralement dans les régions de la plus grande densité, comme les nœuds, où les fils du Web convergent. Les galaxies plus jeunes et plus petites, cependant, ont tendance à être trouvées dans des régions moins denses, le long des filaments individuels et loin des nœuds.

Matthew et ses collègues ont découvert que les petits points rouges sont dans des environnements riches dans les jeunes galaxies basses. Ce qui implique qu’ils devraient également être jeunes et de masse réduite.

Trous noirs plus efficaces

Selon l’étude, le fait que ces petites galaxies contiennent des noyaux très actifs (AGN) sont la preuve que les premiers trous noirs ont pu se développer activement même dans les galaxies avec des masses stellaires aussi bas que 100 millions de fois la masse du Sol. En comparaison, la Voie lactée, notre propre galaxie, a une masse équivalente d’environ 200 000 millions de semelles. En d’autres termes, les trous noirs supermassifs de l’univers précoce semblent être capables de dévorer la matière et de croître beaucoup plus efficacement que les premiers.

“À mon avis”, explique Matthew, “l’explication la plus probable de la croissance extrêmement rapide des trous noirs supermassifs est que, dans le début de l’univers, ils étaient mieux nourris en raison des densités de gaz élevées des galaxies. Des densités qui conduisent également à des densités élevées d’étoiles, ce qui favorise la formation de trous noirs supermassifs en facilitant les collisions des trous noirs restants ».

Si vraiment, cela signifierait que la formation d’étoiles et de trous noirs supermassifs dans les galaxies est interdépendant et étroitement lié. Et bien que les trous noirs supermassifs se soient développés plus rapidement dans les premières galaxies, la formation des étoiles ‘est mise à jour «au fil du temps, ce qui conduit à la relation de masse observée aujourd’hui.

Pour Matthee, la prochaine étape est que son équipe et la communauté astronomique en général éliminent la possibilité que la relation trouvée entre la masse stellaire et les trous noirs des premières galaxies ne soit pas le résultat de mesures inexactes ou un biais de l’enquête.

Ce qui signifie qu’il sera nécessaire de découvrir les plus petites galaxies de pitch rouge, une «chasse» dans laquelle le télescope James Webb jouera sans aucun doute un rôle fondamental.