Les astronomes ont proposé qu'un trou noir inhabituellement grand dans une galaxie datant d'il y a 13 milliards d'années pourrait être un vestige primordial de l'aube de l'univers. Repéré par le télescope spatial James Webb, le trou noir a 50 millions de fois la masse du Soleil mais manque d'étoiles environnantes, défiant les théories traditionnelles de formation. Des simulations détaillées indiquent qu'il pourrait provenir de fluctuations de densité après le Big Bang.
En août, des chercheurs dirigés par Boyuan Liu de l'Université de Cambridge ont détecté la galaxie Abell 2744-QSO1 à l'aide du télescope spatial James Webb (JWST). Cette galaxie lointaine, datant de 13 milliards d'années, abrite un trou noir d'environ 50 millions de fois la masse du Soleil, mais elle semble presque entièrement dépourvue d'étoiles.
Liu a noté l'anomalie : « C'est un puzzle, car la théorie traditionnelle dit que l'on forme d'abord des étoiles, ou en même temps que des trous noirs. » Conventionnellement, les trous noirs se forment par l'effondrement d'étoiles massives qui ont épuisé leur carburant.
Pour l'expliquer, l'équipe de Liu a exploré le concept de trous noirs primordiaux, théorisé pour la première fois par Stephen Hawking et Bernard Carr en 1974. Ces objets hypothétiques se seraient formés directement à partir de fluctuations de densité de l'univers peu après le Big Bang, sans impliquer d'étoiles.
Des simulations simples initiales ont suggéré cette possibilité, mais l'équipe a réalisé des modèles plus avancés tenant compte de la dynamique des gaz, de la formation d'étoiles et des interactions autour d'un petit trou noir primordial initial. Au cours des premiers centaines de millions d'années de l'univers, ces simulations ont prédit une croissance correspondant à la masse observée du trou noir dans QSO1, ainsi que la présence d'éléments plus lourds.
Liu a décrit les résultats : « Ce n'est pas décisif, mais c'est une possibilité intéressante et importante. » Roberto Maiolino, également de l'Université de Cambridge et membre de l'équipe de découverte, a ajouté : « Le fait qu'ils parviennent à correspondre aux propriétés de QSO1, tant en termes de masse du trou noir, de masse stellaire et d'enrichissement chimique, est très intéressant et encourageant. »
Des défis persistent. Les simulations standard produisent des trous noirs primordiaux jusqu'à environ 1 million de masses solaires, bien plus petits que celui de QSO1. Cependant, un regroupement pourrait permettre des fusions rapides pour atteindre une plus grande taille. De plus, la formation pourrait nécessiter un événement à haute énergie proche comme une supernova, mais aucune n'est évidente près de QSO1.
Le travail, détaillé dans arXiv DOI : 10.48550/arXiv.2512.14066, met en lumière comment les observations du JWST repoussent les théories sur les trous noirs du début de l'univers.