La découverte du plus lointain « étoile trou noir » pourrait résoudre le mystère des petits points rouges du télescope James Webb

Le plus éloigné des « étoiles trou noir » jamais découvertes, existant dans l’univers moins de 660 millions d’années après le Big Bang, a fourni un indice essentiel sur l’origine des mystérieux « petits points rouges » qui peuplent les images du télescope spatial James Webb (JWST) des premiers temps de l’univers.

Ces objets étranges, identifiés pour la première fois en 2022, semblent être des trous noirs supermassifs enfermés dans d’énormes nuages de gaz ayant des spectres similaires à ceux des étoiles rouges froides, telles que les géantes rouges. Des astronomes ont récemment identifié que certains de ces objets se trouvent au centre de jeunes galaxies dont la lumière a voyagé pendant environ 12 milliards d’années pour nous atteindre. En raison de leur distance et de leur faible luminosité, la lumière des étoiles trou noir est difficile à distinguer de celle d’une galaxie environnante, surtout lorsque cette dernière est trop faible pour être résolue par le JWST.

Cependant, une étoile trou noir récemment découverte, mise au jour lors d’un programme JWST appelé le Mirage ou Miracle (MoM), fait office de lien manquant. Cette étoile trou noir, nommée MoM-BH*-1, est le meilleur exemple d’une étoile trou noir « nue », ce qui signifie que les astronomes sont relativement certains qu’elle existe seule dans l’espace, plutôt qu’à l’intérieur d’une galaxie en formation. Cela implique que toute sa lumière est générée par l’accrétion de matière sur le trou noir au centre du nuage.

« Le spectre que nous avons détecté est notre meilleure preuve d’un manteau de gaz nourrissant un trou noir en formation précoce », a déclaré Rohan Naidu de l’Université d’Hawaï, qui a dirigé l’équipe ayant découvert MoM-BH*-1.

Intriguant, MoM-BH-1 se situe à proximité d’une jeune galaxie au même décalage vers le rouge, et des estimations suggèrent qu’il faudra encore 100 millions d’années pour que l’étoile trou noir collide et fusionne avec cette galaxie. Les modèles de l’équipe de Naidu et Matthee ont montré que le spectre de la galaxie après sa fusion avec MoM-BH-1 ressemblerait beaucoup aux petits points rouges déjà connus dans les galaxies.

« Considérer l’étoile trou noir comme un modèle pour le composant trou noir des petits points rouges aide à clarifier de nombreuses incertitudes à leur sujet », a déclaré Matthee. « Si elles sont intégrées dans des galaxies hôtes similaires, des étoiles trou noir comme MoM-BH*-1 pourraient bien servir de moteurs centraux pour des quasars en formation. »

Ainsi, MoM-BH*-1 fournit des preuves solides que l’objet au cœur des galaxies faibles contenant des petits points rouges est un trou noir. Des observations récentes de certains petits points rouges à des décalages vers le rouge inférieurs ont montré que le nuage de gaz autour du trou noir commence à se désintégrer, exposant le trou noir et les rayons X produits par l’accrétion de gaz sur celui-ci.

Les résultats de cette recherche ont été publiés le 13 août dans la revue Nature.

Source : Nature