Des astronomes annoncent avoir identifié le trou noir supermassif le plus lointain connu à ce jour, baptisé UHZ1. La lumière provenant de cet objet est issue d’une époque où l’univers n’avait que 470 millions d’années. Cette nouvelle découverte repousse les limites de notre compréhension de ces ogres cosmiques.
De véritables puits creusés dans l’espace-temps
Selon la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, la gravité n’est pas une force à proprement parler, mais plutôt une conséquence de la courbure de l’espace-temps.
L’espace-temps est le tissu même de l’univers, une fusion de l’espace tridimensionnel et du temps. Les objets massifs, comme les planètes, les étoiles et les trous noirs, courbent ce tissu autour d’eux, créant des trajectoires le long desquelles d’autres objets se déplacent en réponse à cette courbure.
Imaginez maintenant un trou noir. Un tel objet se forme lorsqu’une étoile massive épuise son carburant nucléaire et s’effondre sous son propre poids. Lors de cet effondrement, la densité augmente de manière astronomique, créant une courbure incroyablement profonde dans l’espace-temps autour de lui. Elle est d’ailleurs si intense que rien ne peut en échapper.
Les trous noirs ont différentes tailles. Les trous noirs stellaires, qui résultent de l’effondrement d’une étoile massive, ont une masse d’environ quelques fois celle du Soleil. En revanche, les trous noirs supermassifs, comme ceux qui se trouvent au centre de la plupart des galaxies, ont une masse équivalente à des millions ou même des milliards de fois celle du Soleil.
Le plus ancien jamais découvert
Une équipe a récemment identifié le plus ancien trou noir jamais découvert. La détection de cet objet, baptisé UHZ1, qui date de 470 millions d’années seulement après le Big Bang a été rendue possible grâce à un phénomène appelé lentille gravitationnelle.
Plus concrètement, les astronomes ont dirigé le télescope spatial Chandra de la NASA, ainsi que le télescope James Webb, vers l’amas de galaxies Abell 2744 situé à une distance de 3,5 milliards d’années-lumière de la Terre. La densité de cet amas est telle qu’elle courbe l’espace-temps et agit comme une lentille, amplifiant ainsi la lumière des objets situés derrière lui. Parmi ces objets se trouvait la galaxie abritant UHZ1.
Grâce à ces observations, les chercheurs ont pu déterminer la distance de cette galaxie, nous montrant comment elle était à une époque où l’univers n’en était qu’à 3 % de son âge actuel. Deux semaines d’observations effectuées avec Chandra ont également révélé la signature caractéristique d’un trou noir supermassif en croissance : une émission intense de gaz surchauffé dans le domaine des rayons X.
Né de l’effondrement d’un énorme nuage de gaz ?
Selon les estimations, la masse d’UHZ1 est comprise entre 10 et 100 millions de fois celle du Soleil, ce qui le rend beaucoup plus massif que le trou noir supermassif de notre galaxie. Situé au centre de la Voie lactée, ce dernier aurait en effet une masse d’environ 4,6 millions de fois celle du Soleil.
La taille inhabituelle d’UHZ1 par rapport à d’autres objets similaires à cette époque pourrait fournir des indices cruciaux sur la formation de ces monstres cosmiques. Les trous noirs supermassifs peuvent en effet naître de diverses manières, telles que la collision de multiples trous noirs plus petits suite à des explosions de supernova d’étoiles massives.
Une autre théorie, développée en 2017 par Priyamvada Natarajan de l’Université de Yale, postule également que de tels objets peuvent également se former à partir de l’effondrement d’énormes nuages de gaz. Ici, les observations d’UHZ1 s’alignent particulièrement bien avec cette idée, dans la mesure où à cette époque, les étoiles elles-mêmes n’étaient pas suffisamment massives pour donner naissance à des trous noirs aussi massifs.
Une étude doit être publiée dans Nature Astronomy. Une seconde est publiée dans Astrophysical Journal Letters.
