Un trou noir découvert moins d'une seconde après le Big Bang, un défi pour la science spatiale

lỗ đen - Ảnh 1. — La « petite tache rouge » QSO1 a plus de 13 milliards d'années - Photo : JWST/Nasa/Esa/CSA

Des astronomes ont annoncé une découverte surprenante : un trou noir géant pourrait s'être formé moins d'une seconde après le Big Bang. Si cette hypothèse est confirmée, il s'agirait de la preuve la plus solide à ce jour de l'existence des trous noirs primordiaux, une hypothèse controversée depuis des décennies.

Traces du télescope James Webb

Cette découverte repose sur des données obtenues par le télescope spatial James Webb (JWST). L'équipe a observé une « minuscule tache rouge » appelée QSO1, située dans une région de l'Univers qui s'est formée lorsque l'Univers avait moins d'un milliard d'années.

On pensait initialement que QSO1 était une galaxie extrêmement compacte ou un trou noir supermassif dévorant de la matière. Cependant, de nouvelles analyses montrent qu'il n'y a quasiment aucune galaxie environnante, ce qui amène les scientifiques à se demander si le trou noir aurait pu se former spontanément, sans passer par un processus d'effondrement stellaire ou de formation de galaxies.

« Ce trou noir est presque "nu", sans galaxies environnantes. Cela représente un véritable défi pour les théories actuelles », a déclaré le professeur Roberto Maiolino, de l'Université de Cambridge.

Trous noirs primordiaux : un mystère du début de l'univers

Selon la théorie conventionnelle, les trous noirs se forment lorsqu'une étoile géante s'effondre après une supernova, puis continue de « dévorer » la matière environnante pour grossir. Mais cette découverte remet en question le modèle standard de la cosmologie.

Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps l'existence de trous noirs primordiaux, des trous noirs qui se sont formés peu après le Big Bang, lorsque l'univers était extrêmement dense et chaud. À cette époque, des régions d'une densité inhabituellement élevée auraient pu s'effondrer directement en trous noirs, avant même la formation des premières étoiles et galaxies.

Si cette hypothèse est correcte, elle pourrait expliquer un mystère majeur : pourquoi tant de trous noirs géants anciens sont apparus si tôt dans l’histoire de l’univers. Et ils pourraient même être des candidats de choix pour la matière noire, qui « masque » d’immenses quantités de matière invisibles à l’œil nu.

En utilisant le phénomène de lentille gravitationnelle (la lumière étant courbée par la gravité d’un grand corps céleste situé devant), l’équipe a mesuré la vitesse de rotation de la matière autour de QSO1.

Les résultats les stupéfièrent : le trou noir avait une masse environ 50 millions de fois supérieure à celle du Soleil. Il était deux fois plus lourd que toute la matière environnante et ne contenait quasiment aucun élément lourd, hormis l’hydrogène et l’hélium, présents peu après le Big Bang.

« Nous assistons à la formation d'un trou noir géant dans un environnement quasiment dépourvu de galaxies. Il s'agit d'un véritable changement de paradigme cosmologique », a souligné le professeur Maiolino.

Bien que cette découverte soit extrêmement prometteuse, les experts restent prudents. Le professeur Andrew Pontzen (Université de Durham) a déclaré : « L’équipe de recherche n’a pas pu « voir » le moment de la formation de ce trou noir, mais l’a observé seulement 700 millions d’années après le Big Bang. Il s’agit d’une preuve indirecte, dont la vérification prendra beaucoup de temps. »

Dans un avenir proche, les scientifiques s'attendent à ce qu'une nouvelle génération de télescopes à ondes gravitationnelles aide à « examiner » l'univers ancien, déterminant si les trous noirs primordiaux existent réellement ou non.

Traces du télescope James Webb

Trous noirs primordiaux : un mystère du début de l'univers

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