Sa masse représente 1,5 milliard de fois celle de notre Soleil : un impressionnant trou noir a été découvert dans l’Univers primordial (l’Univers jeune, tel qu’il était peu après le Big Bang). Sa détection est détaillée dans un article, accepté dans la revue The Astrophysical Journal, disponible sur arXiv depuis le 24 juin 2020.
« L’existence d’un trou noir supermassif aussi massif seulement 700 millions d’années après le Big Bang remet considérablement en question les modèles de la croissance des premiers trous noirs supermassifs », écrivent les auteurs de cette étude. Ce trou noir est logé dans un quasar (un noyau de galaxie très lumineux), nommé J1007+2115. Ce quasar est en soit une découverte, car s’agit du deuxième quasar le plus éloigné jamais identifié, après J1342+0928 qui a été découvert en 2018. « Le trou noir supermassif de J1007+2115 est deux fois plus massif que celui du quasar J1342+0928 », complètent les scientifiques.
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Qu’est-ce qu’un trou noir ?
Vue d'artiste de la formation de J1007+2115.
Source : International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld. (photo recadrée)« Source de création tournante invisible »
L’objet a été surnommé « Pōniuāʻena » (« source de création tournante invisible entourée de brillance », en langue hawaïenne). « Pōniuāʻena est l’objet le plus éloigné connu dans l’Univers hébergeant un trou noir dépassant un milliard de masses solaires », résume Jinyi Yang de l’observatoire Steward (Arizona), co-autrice de l’étude, citée dans un communiqué. Pour qu’un tel trou noir puisse exister, il faudrait en théorie que sa formation commence 100 millions d’années après le Big Bang (ce que montre la vue d’artiste ci-dessus), avec une masse de départ d’environ 10 000 masses solaires — au lieu de naître d’un trou noir bien moins massif, lui-même né de l’effondrement d’une étoile.
L’étude de J1007+2115 et de son trou noir a été rendue possible par l’observatoire Gemini et l’observatoire W. M. Keck, tous deux situés à Hawaï. L’instrument GNIRS, de l’observatoire Gemini, a permis de confirmer l’existence de Pōniuāʻena et d’estimer la masse de son gigantesque trou noir.
Un quasar formé au début de la réionisation
Comment un trou noir si massif a-t-il pu exister si tôt dans l’histoire de l’Univers ? C’est tout l’enjeu de cette découverte. On estime que l’Univers à ses débuts — après le Big Bang — n’a pas pu former tout de suite des étoiles et des galaxies, car les atomes étaient trop éloignés les uns des autres. Ces objets ont pu se former lors de la réionisation, une phase qui s’est produite environ 400 millions d’années après le Big Bang.
Découvrir un quasar comme Pōniuāʻena, formé tôt dans cette période de réionisation, est donc une opportunité d’en savoir plus sur la formation des premiers trous noirs supermassifs et des grandes galaxies de l’Univers.
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