Les astronomes voient le premier trou noir supermassif alors qu’il grandit

C’est ainsi qu’ils deviennent si gros si vite.

Les scientifiques appellent un trou noir récemment découvert le « chaînon manquant » crucial entre les premières galaxies productrices d’étoiles et la naissance de trous noirs supermassifs.

Cette découverte pourrait aider à résoudre un mystère de longue date : comment le plus grand des trous noirs – des millions à des milliards de fois plus massif que le soleil – est-il devenu si gros si vite ?

Un trou noir est un endroit dans l’espace profond où une énorme quantité de matière stellaire morte s’effondre sur elle-même, se tassant densément dans une zone minuscule peut-être seulement quelques kilomètres de diamètre. Tout ce qui passe trop près est susceptible d’être déchiqueté et englouti.

Les théories scientifiques existantes suggèrent des trous noirs supermassifs faire leurs débuts dans les noyaux poussiéreux des galaxies en étoile, où de nouvelles étoiles sont rapidement produites. À partir de là, les trous noirs pourraient évoluer en quasars, des objets extrêmement lumineux trouvés dans l’univers primitif.

La découverte de cet ancien trou noir, surnommé GNz7q par les chercheurs, semble étayer cette notion.

« GNz7q fournit une connexion directe entre ces deux populations rares », a déclaré Seiji Fujimoto, astronome à l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague, dans un communiqué.

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Fujimoto était l’auteur principal d’une équipe internationale d’astronomes qui ont contribué à un article sur la découverte, publié dans Nature ce mois-ci. Ils ont trouvé l’objet de taille monstrueuse juste sous leur nez. À l’aide des archives du télescope spatial Hubble, ils ont repéré un curieux point rouge dans les données, en plein centre de l’une des zones les plus étudiées du ciel nocturne.

Les trous noirs sont parmi les choses les plus insaisissables dans l’espace. Ces objets n’ont pas de surface, comme une planète ou une étoile, et ils fonctionnent comme des vides galactiques, aspirant la matière cosmique dans un tourbillon jusqu’à ce qu’elle atteigne un point de non-retour. L’attraction gravitationnelle d’un trou noir est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut échapper à son embrayage.

Par définition, les trous noirs sont invisibles, ce qui les rend extrêmement difficiles à étudier. Avant GNz7q, les astronomes s’appuyaient sur des simulations informatiques pour prédire la croissance des trous noirs supermassifs à l’aube de l’univers. Mais personne ne l’avait réellement observé jusqu’à présent, selon le Space Telescope Science Institute de Baltimore, Maryland.

« Cela montre que de grandes découvertes peuvent souvent être cachées juste devant vous », a déclaré Gabriel Brammer, un autre astronome de l’Institut Niels Bohr, dans un communiqué.

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« Cela montre que de grandes découvertes peuvent souvent être cachées juste devant vous. »

GNz7q existait lorsque l’univers n’était qu’un simple fouet de 750 millions d’années. Ce n’est pas vieux par rapport à son âge actuel estimé, proche de 14 milliards. Sa galaxie hôte est occupée à donner naissance à des étoiles à un rythme 1 600 fois plus rapide que la Voie lactée.

Avec le perchoir de Hubble dans l’espace, le télescope scrute le cosmos plus profondément qu’il n’est possible depuis le sol. En astronomie, regarder plus loin se traduit par l’observation du passé car la lumière et les autres formes de rayonnement mettent plus de temps à nous parvenir.

Le mélange de rayonnement provenant de GNz7q ne peut pas être attribué à la seule formation d’étoiles, selon l’étude. Il est cependant cohérent avec le rayonnement attendu des matériaux tombant dans les trous noirs.

C’est pourquoi l’équipe pense qu’une meilleure explication est qu’il s’agit d’un trou noir en croissance, couvert de poussière. Avec le temps, les chercheurs soupçonnent que le trou noir émergera de son emmaillotage comme un quasar, un phare de lumière au cœur d’une galaxie primitive.

Alors, quelles sont les preuves suggérant que ce phénomène est une phase intermédiaire entre les galaxies en étoile et les trous noirs supermassifs ? En bref, GNz7q présente certaines similitudes avec les deux – pour commencer, sa lumière rouge caractéristique de la poussière – mais il lui manque certaines caractéristiques des quasars qui proviennent de l’anneau de gaz et de poussière entourant un énorme trou noir.

Les scientifiques prévoient de continuer à étudier le trou noir plus en détail avec le télescope spatial James Webb récemment lancé et chercheront des cibles similaires. Webb, le successeur de Hubble, sera en mesure de déterminer à quel point ces trous noirs à croissance rapide sont courants.