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Le plus ancien trou noir du premier univers remet en question le modèle de formation des trous noirs  

Les astronomes ont détecté le trou noir le plus ancien (et le plus éloigné) de l’univers primitif, qui date de 400 millions d’années après le big bang. Étonnamment, cela représente environ quelques millions de fois la masse du Soleil. Selon la compréhension actuelle de la formation d'un trou noir, un trou noir aussi massif devrait mettre des milliards d'années pour atteindre cette taille, mais, curieusement, l'univers n'avait alors que 400 millions d'années.  

Auparavant, les chercheurs avaient, en combinant les données de l'observatoire de rayons X Chandra et du JWST, trouvé un trou noir dans la galaxie UHZ1 qui date de 470 millions d'années après le big bang. 

Grâce aux données du télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont détecté un trou noir dans la galaxie GN-z11 qui date de 400 millions d'années après le big bang. Cela fait de ce trou noir le plus ancien jamais observé (les BH ne sont pas directement observés mais détectés indirectement par la lueur révélatrice d'un disque d'accrétion tourbillonnant autour de lui) datant du début de l'univers. La lumière a mis près de 13.4 milliards d’années pour atteindre le télescope JWS.  

Ce trou noir nouvellement détecté dans l’univers primitif est supermassif, environ quelques millions de fois la masse du Soleil. Ce qui est intriguant à propos de ce trou noir, c’est la façon dont il pourrait avoir une telle masse pour devenir supermassif.  

Les trous noirs se forment à la suite de l'effondrement du rémanent de l'étoile morte sous l'effet de la gravité lorsque le carburant s'épuise, si la masse d'origine de l'étoile est supérieure à 20 masses solaires (> 20 M⦿). Les trous noirs supermassifs se forment lorsque la masse initiale de l’étoile est environ cent fois supérieure à celle du Soleil.  

Dans le même ordre d’idées, un trou noir supermassif comme celui détecté récemment dans l’univers primitif devrait prendre des milliards d’années pour se former et se développer, mais l’univers n’avait qu’environ 400 millions d’années.  

Existe-t-il une autre façon de former des BH supermassifs ? Peut-être que les conditions du premier univers ont permis à ce trou noir de naître grand ou qu'il a dévoré la matière de sa galaxie hôte à un rythme beaucoup plus élevé que ce que l'on pensait possible.  

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Références:  

  1. NASA 2023. Actualités – Les télescopes de la NASA découvrent un trou noir record. Publié le 6 novembre 2023. Disponible sur https://www.nasa.gov/missions/chandra/nasa-telescopes-discover-record-breaking-black-hole/ Préimpression disponible sur  https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.15458  
  1. Recherche de l'Université de Cambridge – Les astronomes détectent le trou noir le plus ancien jamais observé. Publié le 17 janvier 2024. Disponible sur https://www.cam.ac.uk/research/news/astronomers-detect-oldest-black-hole-ever-observed/  
  1. Maiolino, R., Scholtz, J., Witstok, J. et al. Un petit trou noir vigoureux dans l’Univers primitif. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07052-5  Préimpression disponible sur https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.12492  

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Journaliste scientifique | Rédacteur fondateur, magazine Scientific European

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