Les astronomes ont confirmé l’existence d’objets massifs ressemblant à des étoiles alimentés par des trous noirs en leur centre, une découverte qui remet en question les modèles existants de formation précoce de galaxies et offre une explication potentielle aux observations déroutantes du télescope spatial James Webb (JWST). Ces « étoiles à trous noirs », comme on les appelle, semblent avoir été courantes au cours du premier milliard d’années de l’univers, mais aucun équivalent n’existe aujourd’hui, ce qui suggère un mode de croissance perdu pour les trous noirs supermassifs.
Le mystère des petits points rouges
JWST a initialement identifié une population de galaxies inhabituellement brillantes, compactes et rouges, surnommées « petits points rouges » (LRD), qui défiaient toute classification facile. Les théories allaient des amas d’étoiles densément peuplés aux trous noirs supermassifs obscurcis par la poussière, mais aucune n’expliquait complètement les modèles de lumière observés. Les spectres des LRD ne correspondaient à aucun de ces phénomènes, laissant les astronomes perplexes.
L’hypothèse de l’étoile du trou noir
Le consensus émergent suggère que les LRD sont d’énormes sphères de gaz entourant les trous noirs centraux. Lorsque la matière tombe dans ces trous noirs, une immense énergie gravitationnelle est libérée, provoquant une lueur intense du gaz environnant, imitant une étoile, mais beaucoup plus brillante. Ces étoiles de trous noirs auraient été des milliards de fois plus brillantes que notre soleil, mais alimentées par un mécanisme totalement différent de celui de la fusion nucléaire.
Les preuves s’accumulent : spectres et variabilité
Une analyse récente de plus d’une centaine de LRD révèle que leur spectre lumineux ressemble beaucoup à celui d’une surface unique et lisse, une caractéristique des étoiles. Cela contraste avec les spectres complexes des galaxies typiques, qui combinent la lumière provenant de plusieurs sources. De plus, les variations de luminosité observées, même observées à travers des lentilles gravitationnelles (permettant des observations différées sur plusieurs décennies), s’alignent sur les modèles théoriques des disques d’accrétion de trous noirs.
« Le modèle de l’étoile du trou noir existe depuis un certain temps, mais il était considéré comme très étrange et existant, mais il semble en réalité fonctionner et avoir le plus de sens », déclare Jillian Bellovary du Musée américain d’histoire naturelle.
Défis et recherches futures
Bien que des preuves solides soutiennent l’hypothèse d’une étoile à trou noir, prouver définitivement la présence d’un trou noir dans chaque noyau reste difficile. L’enveloppe gazeuse dense obscurcit l’observation directe, obligeant les astronomes à s’appuyer sur des mesures indirectes telles que les fluctuations de luminosité. D’autres recherches se concentreront sur la détection des modèles de variabilité caractéristiques des trous noirs et sur l’affinement des modèles de croissance précoce des trous noirs.
Ces découvertes suggèrent une phase jusqu’alors inconnue dans l’évolution de l’univers primitif, où les trous noirs pourraient s’être développés selon un processus fondamentalement différent de celui que nous observons aujourd’hui. Comprendre la durée de vie et la contribution de ces étoiles trous noirs est crucial pour reconstruire l’histoire de la formation des trous noirs supermassifs, qui résident désormais au centre de presque toutes les galaxies.
