Le télescope spatial James Webb a détecté trois trous noirs supermassifs au sein d’une galaxie située dans l’univers primordial, à 12,5 milliards d’années-lumière. Cette découverte, réalisée par une équipe internationale, remet en question les modèles actuels de formation galactique précoce et d’évolution des trous noirs peu après le Big Bang.
Une galaxie primordiale aux cœurs multiples
Une équipe d’astronomes, dirigée par Hannah Übler de l’Institut Max-Planck pour la Physique Extraterrestre en Allemagne, a annoncé la détection de trois trous noirs supermassifs dans la galaxie J0148-4214. Observée par le James Webb Space Telescope (JWST), cette galaxie est vue telle qu’elle existait environ 1,2 milliard d’années après le Big Bang, à une distance de 12,5 milliards d’années-lumière. Cette configuration complexe si tôt dans l’histoire cosmique a suscité la surprise au sein de la communauté scientifique.
Dougal Dobie, de l’Université de Sydney, n’ayant pas participé à l’étude, a souligné le caractère singulier de cette découverte : « Ce système se trouve dans l’univers très, très jeune. Comment ces trois trous noirs supermassifs ont-ils pu se former et se rapprocher en seulement un milliard d’années après le Big Bang ? » L’existence de tels systèmes dans l’univers primordial n’avait pas été prouvée jusqu’à présent.
L’analyse du JWST et la détection des accrétions
C’est en décembre 2024 que l’équipe d’Hannah Übler a observé des signaux inhabituels. L’analyse du profil d’émission central de la galaxie a révélé une forme particulière. Les données spectroscopiques du JWST ont mis en évidence deux régions distinctes de gaz hydrogène à haute vélocité au centre de J0148-4214. Ces signatures sont caractéristiques de trous noirs accréteurs, des régions extrêmement denses qui aspirent continuellement le gaz, la poussière et même des étoiles environnantes.
Les deux premiers trous noirs identifiés sont séparés par environ 620 années-lumière, une distance relativement faible à l’échelle galactique. Contrairement à notre Voie lactée, qui n’abrite qu’un seul trou noir supermassif en son cœur, J0148-4214 présente une configuration bien plus dense.
Trois corps et des implications cosmologiques
Au-delà des deux entités centrales, l’examen de l’ensemble de la galaxie a permis d’identifier une troisième région de gaz hydrogène à haute vélocité, cette fois dans les régions périphériques de J0148-4214. Ce troisième trou noir se situe à plus de 5500 années-lumière des deux autres. L’équipe a rigoureusement écarté d’autres explications potentielles, telles que des supernovae, des ondes de choc ou des vents stellaires, confirmant ainsi la présence des trois objets compacts.
Caroline Foster, de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud à Sydney, a validé les conclusions des chercheurs : « Les empreintes ressemblent à celles des trous noirs, et la ‘forme’ est mieux expliquée par la présence de deux entités distinctes. Le troisième trou noir étant mieux séparé, le résultat est d’autant plus clair. »
Vers une nouvelle compréhension des processus cosmiques précoces
La découverte de ce système triple de trous noirs supermassifs si tôt après le Big Bang suggère que les processus à l’œuvre dans l’univers jeune étaient particulièrement efficaces pour assembler ces entités massives. Hannah Übler indique que « cette découverte nous montre que les processus dans l’univers primitif étaient efficaces pour rapprocher les trous noirs massifs. » Cela implique également que les fusions de trous noirs pourraient avoir constitué une voie rapide et additionnelle pour leur croissance rapide durant cette période cruciale de l’histoire cosmique.
Cette observation fournit des données empiriques cruciales pour affiner les modèles théoriques décrivant la formation et l’évolution des galaxies et de leurs trous noirs centraux. Elle ouvre de nouvelles perspectives sur la dynamique de l’univers primordial et la manière dont les structures cosmiques complexes ont pu émerger en un temps relativement court, défiant parfois nos attentes basées sur des observations plus récentes de l’univers.
Source : Lire l’article original