Les scientifiques ont enfin confirmé l’existence de trous noirs incontrôlables

L’astrophysique est un domaine dans lequel la théorie vient généralement en premier et l’observation vient ensuite – parfois des décennies plus tard. Par exemple, la théorie de la relativité restreinte d’Einstein prédisait la lentille gravitationnelle, mais ce n’est que des années après sa mort que la technologie des télescopes s’est suffisamment améliorée pour confirmer son existence. Aujourd’hui, grâce à l’extrême sensibilité du télescope spatial James Webb, un autre phénomène théorisé vieux de cinq décennies a enfin été observé : les trous noirs incontrôlables.

Les « trous noirs incontrôlables » sont des trous noirs qui voyagent dans l’espace à des vitesses extrêmement rapides, sans être liés aux orbites fermées par la gravité des galaxies. Elles ressemblent un peu à des comètes interstellaires, comme la comète 3I/ATLAS récemment observée, que les scientifiques ont observée traverser notre système solaire depuis des origines mystérieuses. Pourtant, même si les trous noirs en fuite et les comètes interstellaires sont de taille assez différente, les deux sont envoyés sur leur trajectoire par des processus similaires. Lorsqu’un objet massif et un autre se croisent à la bonne distance, à la bonne vitesse et au bon angle, leur gravité peut les projeter dans l’espace à des vitesses fulgurantes. Dans le cas de la dernière observation, les scientifiques prédisent que le trou noir supermassif a été propulsé à grande vitesse par au moins un autre trou noir supermassif.

Bien que nous ne puissions pas voir directement un trou noir en fuite, nous pouvons voir comment sa trajectoire interagit avec les étoiles lorsque sa gravité les entraîne dans son sillage. Selon un article conjoint publié en 2025 et publié sur Arxiv, les scientifiques ont découvert une traînée d’étoiles qui semble s’être formée à partir d’un objet massif à grande vitesse. Il forme une traînée d’étoiles de 200 000 années-lumière derrière une tête bulbeuse d’étoiles appelée « choc d’arc supersonique ». En analysant les chiffres, l’équipe prédit que le trou noir supermassif qui a tracé le chemin « s’enfuyait » du centre gravitationnel de sa galaxie hôte à une vitesse de 2 millions de kilomètres par heure.

La traînée de condensation provient d’une région de l’espace située à environ 7 milliards d’années-lumière, ce qui explique pourquoi il a fallu que James Webb en capture une image de haute qualité. Cependant, des modèles théoriques prédisent que des trous noirs incontrôlables étaient possibles depuis les années 1970. Mais les modèles théoriques sur un morceau de papier et les preuves photographiques sont deux choses différentes.

En 2023, une équipe dirigée par Pieter van Dokkum de Yale a découvert pour la première fois une image floue de la traînée d’étoiles dans des photos d’archives du télescope spatial Hubble. Cette image originale ressemblait plus à une faible traînée de lumière qu’à une collection individuelle d’étoiles. Mais une fois que l’équipe a eu l’opportunité de diriger le plus puissant télescope spatial James Webb, la traînée est devenue claire. Plus important encore, le choc d’étrave, prévu par les modèles théoriques, est devenu visible.

Un choc d’étrave cosmique prend la même forme que la trajectoire d’un bateau dans l’eau. Lorsque la proue d’un navire se déplace dans l’eau, elle comprime l’eau devant elle, qui s’écoule ensuite autour de la proue et rejoint en une ligne plus fine derrière elle. À l’échelle cosmique, c’est la gravité, et non la collision de particules d’eau, qui forme le même schéma. Alors qu’un trou noir en fuite survole les étoiles à des millions de kilomètres par heure, sa gravité intense regroupe les étoiles près de sa tête, ou « arc ». Mais à de telles vitesses, la plupart des étoiles sont ensuite dispersées dans le sillage, plutôt que d’être aspirées dans l’horizon des événements du trou noir. Le résultat est une traînée d’étoiles qui laissent derrière elles des traces visibles d’un objet invisible. L’article n’a pas encore été officiellement publié, mais van Dokkum et ses collègues sont déjà à la recherche de preuves plus probantes de la fuite des trous noirs.