Un groupe international d’astronomes dirigé par l’Italien Roberto Maiolino de l’Université de Cambridge a découvert le un trou noir supermassif le plus ancien jamais observé. Ce monstre cosmique se trouve dans la galaxie GN-z11dont la lumière nous parvient après avoir voyagé plus loin 13 milliards d’annéesquand l’Univers n’avait que 400 millions d’années, soit environ 3% de son âge actuel. Le trou noir supermassif, découvert grâce aux données de Télescope spatial James Webba une masse de 1,6 million de fois celle du Soleil et son existence remet en question les connaissances communément acceptées sur la naissance et l’évolution de ce type de trou noir.
Selon les modèles mathématiques, le trou noir GN-z11 ne devrait pas être aussi massif 400 millions d’années seulement après le Big Bang. Le modèle le plus accrédité pour l’évolution des trous noirs supermassifs prédit qu’il en faudra environ un. milliards d’années pour atteindre la masse de 1,6 million de masses solaires, mais cet objet a été observé à une époque où notre Univers avait moins d’un milliard d’années. Cela implique que notre hypothèse à propos de ces objets est probablement fausse et que, par conséquent, soit les trous noirs se forment déjà avec une masse constante, soit ils accumulent de la matière à une vitesse qui est 5 fois plus élevé que prévu actuellement.
Ce que l’on sait du plus vieux trou noir jamais observé
Le un trou noir supermassif l’objet de cette étude a été découvert grâce au spectrographe NIRSpec à bord du Télescope spatial James Webb. Les astronomes ont analysé la lumière provenant de la galaxie GN-z11, le décomposant en ses longueurs d’onde constitutives. Ce faisant, les astronomes ont pu trouver des traces de ces éléments néon Et carbone dans le disque de matière tourbillonnant autour du trou noir supermassif.
Les astronomes ont ainsi pu déterminer la distance de cet article, grâce à passer au rouge des raies d’absorption, le densité du gaz en orbite autour du trou noir et du masse du trou noir lui-même. Les astronomes se sont ainsi retrouvés face à des données suggérant que la galaxie GN-z11 héberge un trou noir d’une masse égale à 1,6 million de fois celle du Soleil, dont l’énergie crée un flux de matière sortant de la galaxie à une vitesse de 3 millions de kilomètres par heure.
Les implications de l’étude
L’étonnante masse du trou noir, si grande à un stade aussi précoce de l’histoire cosmique, remet en question la modèle standard de la naissance et de l’évolution des trous noirs supermassifs. Selon le modèle, les trous noirs supermassifs se forment à la suite de l’effondrement d’immenses étoiles, plus de 100 masses solaires, et grandissent en accumulant de la matière et en fusionnant avec d’autres trous noirs. Le processus est cependant incompatible avec la découverte d’un trou noir puisque pour atteindre la masse de 1,6 million de masses solaires, il faudrait environ un milliard d’années, soit plus que l’âge de l’Univers au moment de la découverte du trou noir.
Dans l’article paru sur Nature, les astronomes proposent alors des mécanismes qui pourraient expliquer ces observations, comme une masse initiale de trous noirs supérieure à celle initialement supposée ou des épisodes d’accrétion de masse 5 fois supérieure au modèle standard. D’autres observations seront nécessaires mais, selon les astronomes, s’il existe un instrument capable de nous apporter des réponses, c’est bien le télescope spatial James Webb.