C’est une question digne de l’œuf et de la poule. La plupart des galaxies possèdent en leur centre un trou noir supermassif, mais qui est apparu en premier : la galaxie ou le trou noir ? Une étude parue dans la revue Nature vient d’apporter un élément de réponse.
Grâce au télescope spatial James-Webb, des astrophysiciens ont observé un trou noir d’environ 50 millions de masses solaires, autour duquel gravitent une grande quantité de gaz et très peu d’étoiles. Cet attelage étrange, nommé QSO1, est vu seulement 700 millions d’années après le Big Bang. À lui seul, le trou noir est au moins deux fois plus massif que la matière qui l’entoure. Une proportion des milliers de fois supérieure à celle observée dans les galaxies habituellement, où les trous noirs supermassifs ne constituent qu’une infime fraction de la masse totale.
« C’est un changement de paradigme »
« Il s’agit d’une découverte remarquable, explique Roberto Maiolino, de l’université de Cambridge au Royaume-Uni, coauteur de l’étude. C’est un changement de paradigme, une remise en question totale des scénarios classiques de formation et de croissance des trous noirs. » En effet, qu’un tel monstre prospère ainsi dans l’enfance de l’Univers suggère qu’il s’est peut-être formé d’un seul coup, à partir de l’effondrement d’un nuage de gaz sur lui-même. Cette hypothèse s’oppose au scénario plus traditionnel dans lequel les premiers trous noirs proviennent de l’effondrement d’étoiles massives, avant de grossir progressivement en engloutissant du gaz et en fusionnant avec d’autres trous noirs.
Plus excitant encore, il pourrait aussi s’agir d’un trou noir primordial. Ces objets hypothétiques se seraient formés dans la première seconde après le Big Bang, directement à partir de poches de matières très chaudes et très denses.
Mais, quelle que soit l’origine du trou noir, QSO1 ressemble fort à une galaxie en gestation. En effet, le gaz qui lui tourne autour est composé essentiellement d’hydrogène et d’hélium, les éléments les plus simples issus du Big Bang. Il n’y a que très peu d’éléments plus lourds, comme l’oxygène, formés au cœur des étoiles.
QSO1 représente ainsi l’un des environnements galactiques les plus primitifs jamais mesurés. Les astronomes cherchent désormais d’autres objets similaires afin de déterminer si QSO1 constitue une exception ou bien le premier représentant de galaxies en devenir.
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