Les astronomes ont découvert un trou noir massif remontant au début de l’Univers qui pourrait être l’une des premières structures à se former après le Big Bang, plutôt que l’effondrement d’une étoile géante. Cette découverte remet en question les théories standards sur la formation des trous noirs et suggère l’existence de trous noirs primordiaux, un type hypothétique théorisé il y a plusieurs décennies.
Anomalie dans la première galaxie Abell 2744-QSO1
Le trou noir a été identifié au sein de la galaxie Abell 2744-QSO1, observée il y a 13 milliards d’années à l’aide du télescope spatial James Webb (JWST). Ce qui rend ce trou noir inhabituel est sa taille – environ 50 millions de fois la masse de notre soleil – combinée à l’absence quasi totale d’étoiles dans sa galaxie hôte. Les modèles standards prédisent que les galaxies et les trous noirs se forment ensemble ou que des trous noirs émergent de la mort d’étoiles massives. Cette galaxie brise ce schéma.
Trous noirs primordiaux : un renouveau théorique
L’équipe à l’origine de la découverte a effectué des simulations suggérant que ce trou noir aurait pu provenir d’un trou noir primordial, proposé pour la première fois par Stephen Hawking et Bernard Carr en 1974. Ces objets ne se seraient pas formés à partir d’étoiles mais auraient plutôt fusionné à partir de fluctuations de densité dans l’univers naissant. La principale différence est que l’on pense que les trous noirs primordiaux se sont développés directement à partir de la répartition inégale de la matière immédiatement après le Big Bang, plutôt qu’à partir d’un effondrement stellaire.
Les simulations prennent en charge l’origine primordiale
Les calculs initiaux étaient conformes aux observations, mais manquaient de détails. Des simulations ultérieures, plus approfondies, ont pris en compte les flux de gaz, la formation d’étoiles et les interactions entre les trous noirs primordiaux. Les résultats correspondent étroitement à la masse observée du trou noir, à la présence d’éléments plus lourds et à d’autres caractéristiques d’Abell 2744-QSO1. Cela suggère que les trous noirs primordiaux pourraient être une explication viable de cette structure cosmique primitive.
Questions et défis restants
Cependant, certains aspects restent flous. Les modèles standards de trous noirs primordiaux produisent souvent des trous noirs d’environ 1 million de masses solaires ; QSO1 est cinq fois plus grand. Un autre problème est le manque de sources de rayonnement à haute énergie à proximité, nécessaires pour déclencher la formation de trous noirs primordiaux. Malgré ces défis, les scientifiques pensent que ces trous noirs auraient pu fusionner rapidement pour devenir extrêmement massifs.
« Avec ces nouvelles observations que les théories normales [de la formation des trous noirs] ont du mal à reproduire, la possibilité d’avoir des trous noirs primordiaux massifs dans l’univers primitif devient plus admissible », déclare Boyuan Liu de l’Université de Cambridge.
La découverte ne prouve pas l’existence des trous noirs primordiaux, mais elle fournit la preuve irréfutable qu’ils constituent une possibilité sérieuse. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer si ce trou noir est véritablement un écho du Big Bang ou une anomalie rare dans le cadre établi de l’astrophysique.
