🔭 Ce trou noir chamboule toutes les théories !

Une équipe internationale, dirigée par le Cosmic Frontier Center de l'Université du Texas à Austin, a identifié un trou noir supermassif au cœur d'une galaxie nommée CAPERS-LRD-z9. Cet objet céleste existait seulement 500 millions d'années après le Big Bang, ce qui en fait le trou noir confirmé le plus distant jamais observé. La lumière que nous recevons aujourd'hui a voyagé pendant 13,3 milliards d'années, nous offrant un aperçu de l'Univers à ses débuts.

Pour détecter ce trou noir, les chercheurs ont utilisé la spectroscopie, une technique qui décompose la lumière en ses différentes longueurs d'onde. Ils ont cherché la signature spécifique de gaz se déplaçant à grande vitesse autour du trou noir, ce qui étire la lumière vers le rouge ou le bleu. Cette méthode permet de confirmer la présence d'un trou noir avec une grande précision, car peu d'autres phénomènes produisent un tel signal.


Le télescope spatial James Webb a fourni les données nécessaires grâce à son programme CAPERS, conçu pour étudier les galaxies les plus lointaines. Lancé en 2021, ce télescope offre une vision sans précédent des confins de l'Univers. Les observations ont révélé que CAPERS-LRD-z9 appartient à une nouvelle classe de galaxies appelées 'Petits Points Rouges', qui sont compactes, rouges et très lumineuses.

La luminosité exceptionnelle de ces galaxies suggère la présence de trous noirs supermassifs plutôt que d'une abondance d'étoiles. En absorbant de la matière, les trous noirs génèrent une intense lumière et énergie. La couleur rouge distinctive pourrait être due à un nuage de gaz dense entourant le trou noir, qui filtre la lumière et la rend plus rouge.

La masse du trou noir dans CAPERS-LRD-z9 est estimée à 300 millions de fois celle du Soleil, représentant jusqu'à la moitié de la masse stellaire de sa galaxie. Une telle taille si tôt dans l'histoire de l'Univers remet en question les modèles actuels sur la formation des trous noirs. Les astronomes pensent que ces objets ont pu croître beaucoup plus rapidement que prévu ou qu'ils étaient initialement plus massifs.

De futures observations avec le télescope James Webb permettront d'approfondir l'étude de CAPERS-LRD-z9 et de comprendre le rôle des trous noirs dans l'évolution des Petits Points Rouges. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives sur les processus qui ont façonné l'Univers primordial.

Comment les astronomes détectent-ils les trous noirs lointains ?

Les astronomes utilisent principalement la spectroscopie pour identifier les trous noirs. Cette technique analyse la lumière émise par les objets célestes en la décomposant en différentes couleurs ou longueurs d'onde. Chaque élément chimique ou condition physique produit une signature unique dans le spectre lumineux.

Pour les trous noirs, les chercheurs cherchent des signes de gaz se déplaçant à des vitesses extrêmes. Lorsque la matière tombe vers un trou noir, elle accélère et émet de la lumière. La lumière provenant de gaz s'éloignant de nous est décalée vers le rouge, tandis que celle s'approchant est décalée vers le bleu, un phénomène connu sous le nom d'effet Doppler.

Cette signature spectrale est rare et distinctive, car peu d'autres phénomènes astrophysiques peuvent la produire. En comparant ces données avec des modèles théoriques, les scientifiques peuvent confirmer la présence d'un trou noir et estimer sa masse et son activité.

Le télescope spatial James Webb, avec ses instruments avancés, améliore considérablement cette capacité en observant des longueurs d'onde infrarouges, idéales pour étudier les objets très lointains et anciens de l'Univers.

Qu'est-ce qu'un 'Petit Point Rouge' dans l'astronomie ?

Les 'Petits Points Rouges' sont une classe récemment découverte de galaxies qui existaient dans les premiers 1,5 milliard d'années de l'Univers. Elles sont caractérisées par leur petite taille, leur couleur rouge intense et leur luminosité surprenante, qui les distingue des galaxies plus typiques observées auparavant.

Contrairement aux galaxies normales, où la luminosité provient principalement des étoiles, celle des Petits Points Rouges est souvent attribuée à l'activité de trous noirs supermassifs en leur centre. Ces trous noirs, en accrétant de la matière, chauffent et ionisent le gaz environnant, produisant une lumière très brillante.

La couleur rouge de ces galaxies peut être expliquée par la présence de nuages de gaz denses et poussiéreux autour du trou noir. Ces nuages absorbent et redistribuent la lumière, la faisant apparaître plus rouge. Cela contraste avec les galaxies bleues, qui sont généralement riches en jeunes étoiles chaudes.

L'étude des Petits Points Rouges aide les astronomes à comprendre comment les premières structures de l'Univers se sont formées et ont évolué. Elles pourraient représenter une phase importante dans le développement des galaxies et des trous noirs supermassifs.