Des astronomes de l’Université d’Arizona ont isolé la présence d’un quasar à 13,03 milliards d’années-lumière de la Terre, évoluant alors que l’univers n’avait que 5% de son âge actuel. C’est à ce jour le quasar le plus éloigné jamais découvert.
Un quasar est une galaxie très énergétique avec en son centre un noyau très actif du fait de la présence d’un trou noir supermassif ingérant de la matière. L’objet émet alors énormément d’énergie sous forme de rayonnement électromagnétique (radio, IR, visible, UV, X), et apparaît donc très brillant. Les quasars se présentent finalement comme des « versions lumineuses » des trous noirs.
Ce que nous annoncent aujourd’hui des astronomes, c’est la découverte du quasar le plus éloigné connu à ce jour (et par extension, le plus ancien). Retrouvé à 13,03 milliards d’années-lumière, J0313-1806 (son nom) héberge un trou noir supermassif dont la masse est équivalente à celles de plus de 1,6 milliard de soleils.
Ce « nouveau » quasar est environ vingt millions d’années-lumière plus lointain que le précédent détenteur du record. Il contient également un trou noir supermassif au moins deux fois plus lourd. Cette nouvelle découverte marque donc un progrès significatif dans le domaine de la cosmologie, car il fournit la contrainte la plus forte à ce jour sur la formation de trous noirs dans l’univers primitif.
Un ogre très précoce
Ces quasars incroyablement massifs évoluant à une époque où l’univers était encore très jeune posent un véritable défi aux astronomes. Cela pose en effet une question : comment ont-ils pu devenir aussi gros en aussi peu de temps ?
Le processus de formation le plus communément accepté implique l’effondrement d’une étoile massive explosant en supernova à la fin de sa vie. En amassant de la matière avec le temps, ils peuvent théoriquement se transformer en objets supermassifs. Toutefois, tout comme il faut de nombreuses vies pour constituer un fonds de retraite en ne percevant qu’un euro chaque année, les quasars de l’univers primitif se présentent un peu comme de très jeunes millionnaires. Autrement dit, pour devenir aussi gros en aussi peu de temps, ils acquièrent forcément de la masse par d’autres moyens. Aussi, cette première option est écartée.
Un second modèle implique cette fois des amas d’étoiles denses qui s’effondrent dans un trou noir massif dès le départ. Mais là encore, J0313-1806 abrite un trou noir trop massif pour être capable de se former par le biais de ce processus. D’après les calculs, si le trou noir en son centre se formait aussi tôt que 100 millions d’années après le Big Bang et se développait aussi vite que possible, il ne pourrait afficher qu’une masse équivalente à celle de 10 000 soleils.
« Autrement dit, la graine de ce trou noir doit avoir été formée par un mécanisme différent« , souligne Xiaohui Fan, de l’université d’Arizona et coauteur de l’étude. La troisième option, retenue par les chercheurs, implique ici de grandes quantités d’hydrogène gazeux primordial et froid s’effondrant directement dans un trou noir.
Étant donné que ce mécanisme ne nécessite pas d’étoiles comme « matière première », c’est le seul qui permettrait à ce trou noir de croître autant en aussi peu de temps.
