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Quand un super trou noir, dans l'espace, ouvre de nouveaux horizons

Le billet sciences week-end Mathilde Fontez (Epsiloon) et Hervé Poirier (Epsiloon) Le samedi à 6h55, 8h25, 10h55 et 12h55, le dimanche à 6h55, 8h25, 10h25 et 12h55

Le télescope spatial James Webb vient de livrer des informations capitales sur la formation d'un "super" trou noir, UHZ1, qui pourrait amener à repenser la naissance des galaxies dans l'espace.

franceinfo - Hervé Poirier

Radio France

Publié le 19/11/2023 08:43 Mis à jour le 19/11/2023 09:22

Temps de lecture : 3min

La question pourrait se poser désormais de savoir ce qui est né enpremier : le trou noir ou les étoiles ? (ILLUSTRATION le trou noir de la galaxie M87. (EVENT HORIZON TELESCOPE / MAXPPP)

C'est peut-être, à ce jour, l’objet le plus bizarre et le plus fascinant jamais observé dans l’Univers. Il s'agit d'un trou noir extraordinaire, qui vient d’être observé. Hervé Poirier, rédacteur en chef au magazine Epsiloon, explique ce qu’il a de si particulier ?

franceinfo : D'abord, présentez-nous ce trou noir géant ?

Hervé Poirier : UHZ1 – c’est son petit nom – est très, très loin d’ici. Très très loin, donc très très jeune : il est vu tel qu’il était moins de 500 millions d’années après le big bang, alors que l’Univers était 30 fois plus jeune qu’aujourd’hui – c’est le temps qu’il a fallu pour que les informations nous parviennent. UHZ1, surtout, est très très gros : entre 10 et 100 millions de fois la masse du Soleil. Il est en fait si gros et si jeune que, théoriquement, ce n’est pas possible : ce trou noir super-massif n’a pas eu le temps de se former selon le scénario standard qui veut que, dans une galaxie, le gaz diffus se condense d’abord en grosses étoiles, lesquelles, faute de carburant s’effondrent en petits trous noirs, qui s’agglomèrent ensuite pour en former un grand.

Comment UHZ1 s’est-il formé, alors ?

Cela ne peut être qu’un direct collapse, comme disent les experts : un "effondrement direct". Dans cette galaxie, le nuage de gaz s’est effondré en trou noir, sans passer par la case étoile. UHZ1, observé conjointement en infrarouge par le nouveau télescope spatial James Webb et aux rayons X par son compère Chandra, est la première preuve de ce scénario, qui n’était jusqu’ici que théorique.

Un tel scénario est-il courant ?

Ce que l’on sait, c’est qu’UHZ1 n’a pu se former que dans des conditions physiques assez rares : alors que le trou noir super-massif qui trône au centre de notre Voie Lactée ne concentre qu’un millième de la masse galactique, lui a avalé presque toute la matière. C’est une « galaxie trou noir » ! Plus tard, elle pourra peut-être faire briller des étoiles en attirant du gaz venu d’ailleurs et ressembler à une galaxie plus normale. Mais UHZ1 est quand même un objet singulier et le direct collapse qu’il révèle est un phénomène qui pourrait être crucial dans la structuration de l’Univers primitif. Cet effondrement direct pourrait aussi expliquer l’origine des trous noirs supermassifs que l’on observe aujourd’hui au centre de chaque galaxie ou presque : ils sont peut-être nés comme ça...

James Webb n’en est qu’à ses premières observations. UHZ1 esquisse déjà une nouvelle genèse, fascinante, qui inverserait la proposition initiale : au début étaient les trous noirs, puis la lumière (des étoiles) fut.

Pour aller plus loin : cet article de Nature (en anglais).