Les astronomes ont résolu le mystère des étranges points rouges repérés dans les images du télescope spatial James Webb, les identifiant comme de jeunes trous noirs en pleine croissance rapide au sein de nuages de gaz denses. Cette découverte, menée par des chercheurs de l'université de Copenhague, explique comment des trous noirs supermassifs ont pu se former si tôt dans l'histoire de l'univers. Les résultats ont été publiés dans Nature le 14 janvier.
Depuis que le télescope spatial James Webb (JWST) a commencé à capturer des images en décembre 2021 à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, les scientifiques se sont interrogés sur de petits points lumineux rouges inexpliqués parmi les étoiles et les galaxies dans l'univers lointain. Ces « petits points rouges » apparaissent durant la jeunesse de l'univers, quand il n'avait que quelques centaines de millions d'années, et semblent disparaître environ un milliard d'années plus tard. Les théories initiales les supposaient être des galaxies massives visibles sur 13 milliards d'années d'histoire cosmique, mais cela contredisait les chronologies connues de formation des galaxies, qui requièrent plus de temps après le Big Bang. Après deux ans d'analyse des données du JWST, une équipe du Cosmic Dawn Centre de l'Institut Niels Bohr à l'université de Copenhague a proposé une explication décisive : les points sont de jeunes trous noirs, bien plus petits que prévu, enveloppés dans des cocons de gaz ionisé. « 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 consument pour grossir », a déclaré le professeur Darach Watson, auteur principal de l'étude. « Ce processus génère une chaleur énorme qui brille à travers le cocon. Cette radiation à travers le cocon est ce qui donne aux petits points rouges leur couleur rouge unique. » Ces trous noirs, pesant jusqu'à 10 millions de fois la masse du Soleil, grandissent en accrétant gaz et poussière, qui spiralent en disques chauds et brillants avant que la plupart ne soient éjectés par le rayonnement intense. Watson a décrit le processus : « Quand le gaz tombe vers un trou noir, il spiralise vers le bas en une sorte de disque ou entonnoir vers la surface du trou noir. Il finit par aller si vite et être comprimé si densément qu'il génère des températures de millions de degrés et s'illumine vivement. Mais seule une très petite quantité de gaz est avalée par le trou noir. La plupart est éjectée des pôles pendant que le trou noir tourne. C'est pourquoi on appelle les trous noirs des 'mangeurs désordonnés'. » L'observation saisit ces trous noirs en phase de croissance rapide autour de 700 millions d'années après le Big Bang, fournissant des indices sur les origines des trous noirs supermassifs au centre des galaxies, comme le géant de quatre millions de masses solaires de la Voie lactée. « Nous avons capturé les jeunes trous noirs au milieu de leur poussée de croissance à un stade jamais observé auparavant », a noté Watson. « Le cocon dense de gaz autour d'eux fournit le carburant dont ils ont besoin pour grandir très vite. » Des centaines de tels points ont désormais été identifiés, soulignant une ère violente et désordonnée dans l'évolution cosmique.