Un trou noir a été découvert, semblant s’être formé avant la galaxie qui l’entoure. Cette découverte, réalisée par le télescope spatial James Webb de la NASA, remet en cause l’idée longtemps admise selon laquelle les galaxies apparaissent d’abord et que les trous noirs se développent ensuite à l’intérieur.
Les observations proviennent d’une zone du ciel dans l’univers primordial, telle qu’elle était il y a environ 13 milliards d’années. Le trou noir est énorme, avec une masse des millions de fois celle de notre Soleil. Et sa galaxie hôte est étonnamment petite et jeune. Cette combinaison a poussé les astronomes à repenser la manière dont les deux objets évoluent ensemble.
Un problème de l’œuf et de la poule cosmique
Pendant des décennies, l’histoire standard était la suivante : le gaz et la poussière s’effondrent en étoiles et forment une galaxie. Avec le temps, certaines de ces étoiles meurent et deviennent des trous noirs, qui grandissent ensuite en avalant la matière environnante. Mais ce trou noir inverse cette séquence. Il est déjà complètement formé alors que sa galaxie est encore à ses débuts. Le trou noir semble être venu en premier.
Les données proviennent de l’instrument NIRSpec de Webb, qui peut décomposer la lumière d’objets lointains pour révéler leur composition et leur mouvement. Les chercheurs ont mesuré la masse du trou noir et celle de la galaxie. Ils ont constaté que le trou noir est bien plus massif qu’il ne devrait l’être s’il avait grandi lentement à l’intérieur de la galaxie. La galaxie elle-même est encore en train de former des étoiles, mais le trou noir est déjà un géant.
Ce que cela signifie pour la croissance des trous noirs
Cette découverte suggère que certains trous noirs ont pu commencer comme des « graines » déjà grandes lorsque les premières galaxies ont commencé à se former. Ces graines auraient pu se former directement à partir de l’effondrement de nuages de gaz, en sautant complètement l’étape de l’étoile. Si cela est vrai, alors les trous noirs et les galaxies ne grandissent pas toujours en tandem. Parfois, le trou noir prend de l’avance.
L’équipe à l’origine de la découverte a utilisé la sensibilité de Webb pour scruter plus loin dans le passé qu’aucun télescope précédent n’avait pu le faire. Ils ont ciblé une galaxie connue sous le nom de GN 100183. La lumière de cette galaxie a voyagé pendant des milliards d’années avant d’atteindre les miroirs de Webb. Lorsqu’elle est arrivée, elle portait la signature d’un trou noir déjà actif et en train de se nourrir.
Pourquoi les astronomes sont très attentifs
Pour les scientifiques impliqués, ce n’est pas juste un objet isolé et étrange. C’est un indice que l’univers primordial fonctionnait différemment de ce que prédisent les modèles. Si de nombreux trous noirs de ce type existent, alors la chronologie standard de la structure cosmique pourrait avoir besoin d’être réécrite. La découverte soulève également de nouvelles questions sur la manière dont les trous noirs et les galaxies s’influencent mutuellement. Si le trou noir est venu en premier, a-t-il aidé ou entravé la naissance de la galaxie ?
Des chercheurs locaux dans des institutions aux États-Unis et en Europe planifient maintenant des observations de suivi. Ils veulent trouver d’autres exemples de trous noirs qui précèdent leurs galaxies. La capacité de Webb à voir la lumière infrarouge en fait le seul télescope actuellement capable de ce type de recherche.
La découverte ne prouve pas que tous les trous noirs se forment avant leurs galaxies. Mais elle montre qu’au moins certains le font. Cela suffit à lui seul pour faire évoluer la conversation parmi les astronomes. L’univers, semble-t-il, a encore des surprises en réserve.
