Les astronomes ont peut-être identifié le trou noir supermassif le plus éloigné et le plus ancien jamais observé, résidant dans la galaxie GHZ2. Cette découverte, basée sur les données du télescope spatial James Webb (JWST), offre un aperçu de l’univers tel qu’il existait 350 millions d’années seulement après le Big Bang. Les résultats, actuellement disponibles sous forme de prépublication sur arXiv, sont en cours d’examen par les pairs.
Le défi de la formation précoce des trous noirs
L’existence d’un trou noir aussi massif si tôt dans l’histoire de l’univers constitue un défi important pour les modèles cosmologiques actuels. Les trous noirs se développent généralement sur des milliards d’années, mais GHZ2 suggère que certains se sont formés et se sont développés rapidement, beaucoup plus rapidement qu’on ne le pensait auparavant. Les scientifiques se demandent si ces premiers trous noirs sont originaires de « graines légères » – poussant rapidement à partir de masses plus petites – ou de « graines lourdes » – commençant par une taille déjà importante. La vitesse à laquelle le trou noir de GHZ2 a atteint sa masse remet en question les théories existantes sur l’évolution galactique.
Comment JWST a révélé l’anomalie
Le spectrographe proche infrarouge et l’instrument infrarouge moyen de JWST ont joué un rôle crucial dans la détection de GHZ2. Ces instruments captent la lumière étirée par l’expansion de l’univers, permettant ainsi aux astronomes d’observer la galaxie telle qu’elle était à ses balbutiements. La preuve clé provient des « raies d’émission » intenses dans le spectre de GHZ2 – des bandes de lumière brillantes indiquant des processus à haute énergie.
Plus précisément, la détection d’une forte raie d’émission C IV λ1548, représentant du carbone triplement ionisé, indique fortement la présence d’un noyau galactique actif (AGN) ou d’un trou noir supermassif se nourrissant activement. L’énergie nécessaire pour retirer trois électrons des atomes de carbone ne peut pas être facilement expliquée par les seuls processus stellaires.
Signaux mitigés et enquête en cours
Bien que les preuves suggèrent un AGN, GHZ2 ne présente pas toutes les caractéristiques typiques d’une alimentation active des trous noirs. Cette complexité suggère un système mixte : la galaxie pourrait être alimentée à la fois par des étoiles et un AGN, ou encore que la formation d’étoiles au sein de GHZ2 est fondamentalement différente de celle observée dans l’univers local.
Les chercheurs peaufinent actuellement leurs modèles pour tenir compte de cette combinaison unique. D’autres observations JWST à des résolutions plus élevées, combinées aux données du grand réseau millimétrique/submillimétrique d’Atacama, seront essentielles pour confirmer l’activité AGN et découvrir la véritable nature de GHZ2.
La découverte de GHZ2 ne consiste pas seulement à trouver un autre trou noir. Cela oblige les scientifiques à réévaluer la rapidité avec laquelle les trous noirs supermassifs peuvent se former dans l’univers primitif et à déterminer si les modèles actuels d’évolution galactique nécessitent une révision majeure.
