Une équipe d’astronomes a observé l’objet « MoM-BH*-1 » (MoM-BH*-1), considéré comme l’objet le plus lointain connu à ce jour dans la catégorie des « étoiles à trou noir », puisqu’il remonte à une époque où l’Univers avait moins de 660 millions d’années, après le Big Bang. Cette découverte pourrait aider à expliquer la nature des mystérieux « petits points rouges » et à comprendre comment les trous noirs supermassifs sont nés et ont grandi rapidement dans l’Univers primordial.
L’objet a été observé à l’aide du télescope spatial James-Webb dans le cadre du programme « Mirage or Miracle » (The Mirage or Miracle survey), conçu pour rechercher des objets qui semblent extrêmement lointains, mais qui pourraient en réalité être plus proches et apparaître sous la forme de galaxies lointaines.
Jorryt Matthee, de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche et membre de l’équipe du relevé, a déclaré que le programme ciblait des sources « à haut risque », car elles pouvaient conduire à d’importantes découvertes ou s’avérer être des objets superposés dans l’image.
Un trou noir au sein d’un nuage de gaz
Les scientifiques décrivent « MoM-BH*-1 » comme le meilleur exemple connu à ce jour de ce qu’ils appellent une « étoile à trou noir nu », un objet qui semble isolé, sans galaxie en formation autour de lui. L’équipe estime que la lumière observée provient entièrement du gaz accumulé autour d’un trou noir situé au centre d’un immense nuage.
Le nuage de gaz dissimule directement le processus d’accrétion de la matière, mais l’énergie qui en résulte chauffe le gaz environnant et le fait briller, ce qui rend le spectre de l’objet semblable à celui des étoiles froides et rouges, comme les géantes rouges.
Le spectre observé constitue notre meilleure preuve de l’existence d’une enveloppe de gaz alimentant un trou noir à un stade précoce de sa formation.
Un modèle pour expliquer les « petits points rouges »
La découverte est importante car elle pourrait fournir une explication aux « petits points rouges », des objets dont certains ont été observés pour la première fois par le télescope James-Webb en 2022. Les scientifiques en ont trouvé certains au centre de jeunes galaxies lointaines, après que leur lumière a mis près de 12 milliards d’années à parvenir jusqu’à la Terre.
Un nombre croissant d’éléments indique que ces objets pourraient être des trous noirs supermassifs qui grandissent rapidement au sein d’immenses nuages de gaz. Toutefois, la difficulté à séparer la lumière du trou noir de celle de la faible galaxie a maintenu leur nature au cœur du débat.
« MoM-BH*-1 » se trouve à proximité spatiale d’une jeune galaxie présentant le même décalage vers le rouge, ce qui laisse penser qu’ils pourraient fusionner à l’avenir. Selon les modèles, cette fusion pourrait se produire dans environ 100 millions d’années.
La simulation du spectre de la galaxie après sa fusion avec l’objet découvert a montré une grande similitude avec les spectres des petits points rouges présents au sein de jeunes galaxies. Ainsi, « MoM-BH*-1 » pourrait constituer un modèle pour étudier la composante liée au trou noir dans ces objets.
Matthee a expliqué que l’utilisation de « l’étoile à trou noir » comme modèle de la composante noire des petits points rouges contribuait à clarifier plusieurs questions qui leur sont liées. Il a ajouté que des objets de ce type, s’ils se trouvaient dans des galaxies hôtes similaires, pourraient devenir les moteurs centraux de quasars encore en formation.
Des nuages de gaz aux quasars
De récentes observations de petits points rouges plus proches de la Terre indiquent que les nuages de gaz entourant leurs trous noirs pourraient avoir commencé à se désagréger, révélant les trous noirs ainsi que les rayons X produits par l’accrétion de gaz sur ceux-ci. Les scientifiques estiment que la croissance continue de ces trous noirs et l’augmentation de la luminosité de leur environnement pourraient les transformer en quasars extrêmement brillants.
Naidu a déclaré que « les astronomes n’ont jamais manqué d’imagination », faisant référence à la multiplicité des théories qui ont tenté d’expliquer comment les trous noirs ont atteint des tailles gigantesques en peu de temps. Il a ajouté que « quelque chose d’extraordinaire a forcément eu lieu dans l’Univers primordial » et que James-Webb permet désormais d’observer directement cette époque et de mettre à l’épreuve les scénarios proposés.
Tester les hypothèses sur l’Univers primordial
L’étude de la formation des trous noirs supermassifs et la détermination de la question de savoir s’ils sont apparus avant les galaxies qui les entourent figuraient parmi les principaux objectifs scientifiques du télescope James-Webb avant son lancement. Selon Matthee, quelque 1000 articles et études préliminaires ont porté sur les « petits points rouges » au cours des deux ou trois dernières années.
Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Nature le 13 août 2026, apportant un nouvel élément aux recherches visant à comprendre comment les trous noirs supermassifs sont nés, ont grandi rapidement et sont liés à la formation des premières galaxies.
