Des trous noirs dans l’univers
Merad Al-Yazid
L’espace et l’univers ont toujours été un domaine fascinant, soulevant de grandes questions. Les scientifiques s’efforcent de comprendre la naissance, la formation et l’évolution de l’univers. Après de nombreuses tentatives, le télescope spatial James Webb est devenu l’outil de pointe pour étudier l’univers dans l’infrarouge, lui permettant de voir plus loin et plus profondément que tout autre télescope précédent.
Ce télescope se distingue par ses 18 miroirs en or, qui collectent la lumière avec une précision remarquable, lui permettant de révéler les moindres détails des galaxies, nébuleuses et étoiles lointaines.
Le télescope orbite autour du point de Lagrange 2 (L2), l’un des cinq points particuliers dans l’espace où les forces gravitationnelles entre la Terre et le Soleil s’équilibrent avec la force centrifuge, rendant l’objet présent là-bas relativement stable.
Ce point se situe à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, loin de la chaleur du Soleil et de la Terre, offrant ainsi un environnement parfaitement stable pour l’observation. Parmi les principaux objectifs scientifiques du télescope figurent l’étude de l’univers primitif, la compréhension de la formation des galaxies et des étoiles, ainsi que l’analyse des atmosphères des exoplanètes.
Le télescope James Webb a été lancé le 25 décembre 2021 depuis le Centre spatial de Kourou en Guyane française par une fusée Ariane 5 de l’Agence spatiale européenne. Il a fallu environ 29 jours pour atteindre son orbite finale autour de L2, le 24 janvier 2022.
Après son arrivée, les phases de déploiement des miroirs et du bouclier thermique ont débuté, accompagnées de vérifications des instruments scientifiques en préparation des opérations de recherche. Environ six mois après les tests opérationnels, le télescope a commencé à transmettre ses premières images scientifiques en juillet 2022, émerveillant les scientifiques par leur qualité et leurs détails précis, ouvrant ainsi une fenêtre inédite sur les prémices de l’univers.
Dans des recherches récentes publiées dans la revue Nature (volume 649, pages 574–579, 2026), les scientifiques ont utilisé ce télescope pour observer un grand nombre de petites galaxies compactes dans les premières étapes de l’univers, situées à des distances temporelles énormes connues sous le nom de « décalage vers le rouge élevé ».
Parmi ces galaxies, une mystérieuse phénomène est apparue, connue sous le nom de points rouges petits, des objets extrêmement compacts présentant des lignes spectrales larges d’hydrogène et d’hélium lors d’une observation à haute résolution spectrale.
La nature de ces points rouges a suscité des débats parmi les scientifiques. Certains les considèrent comme le résultat d’une activité stellaire intense, tandis que d’autres suggèrent qu’il s’agit de trous noirs supermassifs jeunes.
Les chercheurs ont observé que ces objets présentent des caractéristiques inhabituelles, telles que des masses supérieures à celles attendues pour leurs galaxies hôtes, et des émissions X et radio très faibles, un comportement atypique pour des trous noirs connus dans des galaxies plus proches de nous.
L’équipe de recherche a étudié 12 de ces objets en utilisant des spectres à haute résolution, et a découvert que l’élargissement des lignes spectrales n’est pas uniquement dû au mouvement du gaz, mais à la diffusion des électrons dans un environnement gazeux dense entourant le trou noir. Cet environnement suggère la présence de colonnes d’électrons très denses et de petites tailles, comparables à des jours lumineux, ce qui est la seule explication de l’élargissement des lignes avec les émissions lumineuses élevées.
En analysant le noyau interne des lignes spectrales avant leur élargissement, les chercheurs ont conclu que la masse de ces trous se situe entre 100 000 et 10 millions de masses solaires, soit beaucoup moins (environ deux cents fois) que les estimations antérieures. Cela en fait les plus petits trous noirs supermassifs connus dans l’univers primitif, représentant une nouvelle génération de trous noirs à leurs débuts.
Ces trous noirs sont entourés de coques gazeuses denses ressemblant à un cocon, qui génèrent les larges lignes spectrales observées. Cette coque permet aux trous noirs d’engloutir rapidement la matière environnante, mais sans courants puissants ni émissions massives, ce qui explique la faiblesse des émissions radio et X, car la plupart de la lumière que nous voyons a été retravaillée par le gaz ambiant.
Sur le plan visuel, ces objets apparaissent comme des points compacts ou presque ponctuels dans les images, souvent entourés de nuages de poussière, affichant des couleurs rouges, conformément à la définition des points rouges petits. De plus, les lignes hautes normalement présentes dans les galaxies actives n’ont été observées que faiblement, ce qui confirme que ces trous opèrent dans un environnement différent de celui des trous noirs connus.
En résumé, cette étude fournit des preuves solides de l’existence de trous noirs supermassifs à des stades très précoces de l’univers, entourés d’une coque gazeuse dense qui explique les caractéristiques des points rouges petits, ouvrant de nouvelles perspectives pour comprendre la formation des trous noirs primordiaux, la croissance des petites galaxies et l’histoire de l’univers durant le premier milliard d’années après le Big Bang.
