Un trou noir supermassif d’une masse de 6 milliards de fois celle du Soleil se cache dans MRG-M0138, une galaxie calme à lentille gravitationnelle observée lorsque l’Univers n’avait que 3 milliards d’années, selon une analyse des données collectées par le spectrographe de champ intégral NIRSpec à bord du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA.
MRG-M0138 est situé à plus de 10 milliards d’années-lumière, derrière un massif amas de galaxies qui agrandit et étend son apparence.
En conséquence, la galaxie lointaine apparaît environ 30 fois plus grande qu’elle ne le serait normalement.
MRG-M0138 ne forme plus d’étoiles et son trou noir central est également silencieux.
« Nous avons pu détecter ce trou noir à une distance de 10 milliards d’années-lumière en combinant la vision nette de Webb avec une loupe naturelle », a déclaré le Dr Andrew Newman, astronome à la Carnegie Institution for Science et à l’Université de Californie du Sud.
Le Dr Newman et ses collègues ont observé MRG-M0138 avec le spectrographe de champ intégral NIRSpec de Webb.
« En combinant les données Webb avec la lentille gravitationnelle, nous pourrions observer l’intérieur de la sphère d’influence du trou noir, où sa gravité augmente la vitesse des étoiles. »
« C’est l’une des meilleures techniques dont nous disposons pour peser un trou noir, nous étions donc ravis de l’étendre à une période beaucoup plus antérieure de l’histoire cosmique. »
« Seules une poignée de trous noirs dormants de cette taille ont été découverts auparavant, tous dans l’Univers voisin. »
Cette découverte offre de nouveaux indices sur la façon dont les trous noirs et les galaxies se sont développés ensemble au début de l’Univers.
Les galaxies proches montrent des liens étroits entre les masses de leurs trous noirs centraux et les propriétés des galaxies qui les entourent.
Mais il a été difficile de vérifier si ces relations existaient déjà il y a des milliards d’années.
Les nouvelles découvertes suggèrent que les galaxies les plus denses ont été des sites de croissance rapide de trous noirs au début de l’histoire du cosmos.
Bien qu’actuellement en sommeil, MRG-M0138 était probablement un puissant quasar dans son passé.
« Déterminer comment les étoiles se déplacent collectivement au cœur de cette galaxie lointaine nous a permis de mesurer la masse de son trou noir supermassif autrement indétectable », a déclaré le professeur Richard Ellis de l’University College de Londres.
« En démontrant la faisabilité d’une telle technique pour les galaxies du début de l’Univers, nous pouvons désormais entreprendre un recensement plus complet de la façon dont les trous noirs se développent au fil du temps et déduire leur rôle dans l’évolution des galaxies. »
Les résultats paraissent dans le journal Science.
