Les astrophysiciens de l’Université de Copenhague montrent que les énigmatiques « petits points rouges » – des sources rouges dispersées sur les images de l’Univers primitif – sont des trous noirs à croissance rapide enveloppés dans du gaz ionisé, offrant ainsi un nouvel aperçu de la formation des trous noirs supermassifs après le Big Bang.
Depuis le lancement du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA en 2021, les astronomes du monde entier se sont penchés sur la nature des points rouges visibles dans les régions du ciel correspondant à l’Univers vieux de quelques centaines de millions d’années seulement.
Les premières interprétations allaient des premières galaxies inhabituellement massives aux phénomènes astrophysiques exotiques qui défiaient les modèles de formation existants.
Mais après deux années d’analyses minutieuses, le professeur Darach Watson de l’Université de Copenhague et ses collègues montrent que ces points sont de jeunes trous noirs enveloppés dans des cocons denses de gaz ionisé.
Ces cocons se réchauffent à mesure que les trous noirs engloutissent la matière environnante, émettant un rayonnement intense qui est filtré à travers le gaz et apparaît comme une lueur rouge distinctive capturée par les caméras infrarouges de Webb.
« Les petits points rouges sont de jeunes trous noirs, cent fois moins massifs qu’on ne le pensait, enveloppés dans un cocon de gaz, qu’ils consomment pour grossir », a expliqué le professeur Watson.
« Ce processus génère une énorme chaleur qui transparaît à travers le cocon. »
« C’est ce rayonnement à travers le cocon qui donne aux petits points rouges leur couleur rouge unique. »
« Ils sont beaucoup moins massifs qu’on ne le croyait auparavant, nous n’avons donc pas besoin d’invoquer des types d’événements complètement nouveaux pour les expliquer. »
Bien qu’ils soient parmi les plus petits trous noirs jamais détectés, ces objets n’en ont pas moins du punch : pesant jusqu’à 10 millions de fois plus que le Soleil et s’étendant sur des millions de kilomètres de diamètre, ils révèlent comment les trous noirs de l’Univers primitif auraient pu accélérer leur croissance.
Les trous noirs sont des mangeurs inefficaces : seule une fraction du gaz aspiré traverse l’horizon des événements, tandis qu’une grande partie est renvoyée dans l’espace sous forme de sorties de haute énergie.
Mais au cours de cette première phase, les cocons de gaz qui les entourent agissent à la fois comme combustible et comme projecteur, permettant aux astronomes d’observer les trous noirs dans une poussée de croissance intense jamais vue jusqu’à présent.
Ces résultats offrent une pièce cruciale dans le puzzle de la façon dont les trous noirs supermassifs – comme celui au centre de la Voie lactée – auraient pu se développer si rapidement au cours du premier milliard d’années de l’Univers.
« Nous avons capturé les jeunes trous noirs au milieu de leur poussée de croissance, à un stade que nous n’avions jamais observé auparavant », a déclaré le professeur Watson.
« Le cocon dense de gaz qui les entoure fournit le carburant dont ils ont besoin pour se développer très rapidement. »
Les résultats paraissent cette semaine dans la revue Nature.
