Une équipe internationale d’astronomes a découvert le trou noir le plus ancien à ce jour. Il existait déjà à l’aube cosmique, lorsque l’Univers n’avait que 400 millions d’années, selon une étude publiée mercredi.
Cette découverte repousse de “environ 200 millions d’années” celle d’un trou noir massif, remarque Jan Scholtz, astrophysicien à l’Institut de cosmologie Kavli de l’Université de Cambridge.
Elle “va alimenter une nouvelle génération de modèles théoriques” pour expliquer un tel phénomène dans l’Univers jeune, il y a plus de 13 milliards d’années, a ajouté ce coauteur de l’étude publiée dans la revue Nature, intitulée “Un petit trou noir vigoureux dans l’Univers primitif”.
Il faut imaginer un objet d’une masse estimée à 1,6 million de fois celle de notre Soleil. Invisible, comme tous les trous noirs, il absorbe la matière environnante et émet, à sa périphérie, une quantité phénoménale de lumière. C’est cette lumière qui a permis de détecter la galaxie au cœur de laquelle il se trouve, baptisée GN-z11 lors de l’annonce de sa découverte en 2016 à l’aide du télescope spatial Hubble.
GN-z11 était alors la galaxie la plus ancienne et la plus éloignée observée par Hubble. Jusqu’à l’arrivée en 2022 du télescope spatial James Webb, qui a permis la détection du trou noir de GN-z11. La détection de ce trou noir s’ajoute à d’autres réalisées avec le James Webb, révélant un Univers jeune abritant des objets beaucoup plus lumineux qu’attendus.
Le trou noir détecté par l’équipe internationale menée par Cambridge est daté à 430 millions d’années après le Big Bang. C’est à l’époque de l’aube cosmique, lorsque naissent les premières étoiles et galaxies.
Le problème, pour un trou noir de cette taille, est de comprendre comment il a pu grossir aussi vite. Il faut normalement des durées comptant en plusieurs centaines de millions ou plusieurs milliards d’années pour ceux découverts plus tard.
“Ses caractéristiques suggèrent une croissance plus rapide et plus précoce que celle des autres trous noirs connus des époques très reculées”, explique Stéphane Charlot, astrophysicien à l’Institut d’astrophysique de Paris et coauteur de l’étude. Par conséquent, des “mécanismes de formation des trous noirs dans l’Univers jeune qui pourraient être différents de ceux que nous connaissons dans l’Univers plus proche”.
Si on s’en tient aux scénarios classiques, “l’Univers est alors trop jeune pour abriter un trou noir aussi massif, donc nous devons envisager d’autres façons pour son apparition”, observe le professeur Roberto Maiolino, astrophysicien à Cambridge et premier auteur de l’étude, cité dans un communiqué.
Après sa naissance, le trou noir de GN-z11 se serait gavé de gaz environnant pour grossir rapidement, mangeant de la matière à un rythme cinq fois plus rapide que ce que les scientifiques pensaient possible. Cependant, “les observations semblent indiquer une forte densité de ce gaz”, selon Stéphane Charlot. Ces galaxies extrêmement riches en gaz seraient comme un buffet parfait pour ces trous noirs précoces et voraces.
Selon Jan Scholtz, l’étude de Nature “n’écarte aucun de ces scénarios”, et il espère en détecter d’autres avec le télescope James Webb.
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