La croissance fulgurante des trous noirs supermassifs dans l’Univers primitif reste difficile à expliquer pour les scientifiques. Une nouvelle observation du télescope spatial James Webb fournit un indice surprenant. Elle concerne une galaxie lointaine particulièrement encombrée.
Les grandes galaxies abritent en leur centre des trous noirs supermassifs. Ils gagnent de la masse en absorbant le gaz et la poussière qui les entourent. Cette matière produit un disque lumineux nommé noyau galactique actif. Leur croissance dépend donc directement des réserves disponibles. Récemment, un trou noir supermassif à court de gaz a perdu presque toute sa luminosité en une vingtaine d’années. Pourtant, ce rythme ne suffit pas à expliquer les géants déjà formés durant la jeunesse de l’Univers.
Le télescope spatial James Webb accumule justement les observations de cette période lointaine. Son spectrographe NIRSpec analyse la lumière des galaxies primitives et évalue la vitesse du gaz tournant autour des objets massifs. Pour comprendre ces mesures, les astronomes les comparent aux exemples situés plus près de nous. Sagittarius A*, le trou noir placé au centre de la Voie lactée, a ainsi été cartographié avec une précision jamais atteinte. Une équipe internationale a employé cette méthode sur la galaxie J0148-4214, telle qu’elle existait 1,2 milliard d’années après le Big Bang. Les résultats ont réservé une surprise.
Selon les observations du télescope spatial James Webb, parues dans la revue Astronomy and Astrophysics, J0148-4214 contient trois trous noirs actuellement actifs. Deux se trouvent dans sa région centrale, à seulement 620 années-lumière l’un de l’autre. Le plus massif atteint 80 millions de fois la masse du Soleil, tandis que son voisin ne dépasse guère 600 000. Le troisième se situe à 5 500 années-lumière du noyau et pèse deux millions de fois notre étoile. Sa masse correspond à environ la moitié de celle du géant installé au centre de la Voie lactée.
À terme, ces trois objets pourraient fusionner pour n’en former qu’un. Un tel mécanisme expliquerait la croissance extrêmement rapide des trous noirs durant les premiers temps de l’Univers. Le moins massif du groupe absorbe notamment du gaz à un rythme supérieur à la limite d’Eddington, seuil au-delà duquel le rayonnement repousse normalement la matière. Une incertitude demeure toutefois. Le troisième trou noir de J0148-4214 pourrait avoir été expulsé par les deux autres, mais aucun instrument actuel ne peut déterminer sa direction. L’Agence spatiale européenne compte sur son détecteur d’ondes gravitationnelles LISA pour trancher au milieu des années 2030.
