Trous noirs : le paradoxe des « little red dots » résolu
En braquant le télescope spatial James-Webb (JWST) vers l’Univers lointain, les astronomes ont découvert des objets astronomiques inattendus, appelés little red dots (LRD, « petits points rouges »). L’existence de ces LRD, observés dans les images du JWST, est devenue un véritable casse-tête pour les chercheurs. Récemment, Vadim Rusakov, astronome à l’université de Manchester, et ses collaborateurs ont proposé une nouvelle interprétation des propriétés de la lumière émise par ces objets.
Les LRD ont été détectés dans les données infrarouges du JWST, principalement entre 600 millions et 1,2 milliard d’années après le Big Bang. Ces objets étaient jusqu’alors passés inaperçus, échappant aux observations du télescope spatial Hubble, qui n’a pas la sensibilité requise. Les premières analyses indiquent que ces LRD sont des objets très compacts, très brillants et massifs, soulevant des questions sur leur nature. En effet, leur structure suggère qu’ils pourraient être de petites galaxies abritant un trou noir supermassif en leur centre. Cependant, la proportion de ces trous noirs supermassifs dans la masse totale des LRD est anormalement élevée par rapport aux galaxies modernes, rendant leur existence difficile à expliquer à cette époque de l’Univers.
Plusieurs hypothèses ont émergé pour tenter d’expliquer les LRD. En septembre 2025, Anna de Graaff du centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian a suggéré que les LRD pourraient être des étoiles-trous noirs, c’est-à-dire des trous noirs supermassifs piégés dans une enveloppe d’hydrogène. Le mois suivant, Fabio Pacucci, astrophysicien, a proposé qu’ils pourraient être des halos de matière noire en rotation lente.
La théorie des trous noirs supermassifs demeure la plus populaire, mais elle fait face à des défis concernant leur masse. Pour l’évaluer, les chercheurs utilisent la technique de l’« élargissement des raies ». Un trou noir est souvent entouré d’un disque d’accrétion en rotation qui émet de la lumière à des longueurs d’onde spécifiques, comme la raie Hα de l’hydrogène. L’effet Doppler, qui modifie la longueur d’onde de la lumière en fonction de la vitesse de rotation du disque, implique qu’une raie plus large indique un trou noir plus massif. Les LRD, avec leurs raies anormalement larges, ont été jugés très massifs.
Cependant, Vadim Rusakov et ses collègues soutiennent que cette méthode est mal interprétée dans le cas des LRD. En analysant 12 LRD, ils ont découvert que ces objets sont entourés d’un gaz ionisé riche en électrons, ce qui fausse l’estimation de la masse des trous noirs. La diffusion de la lumière par les électrons élargit la raie Hα, conduisant à une surévaluation de la masse des trous noirs.
Cette étude remet en question l’idée que les LRD sont des exceptions, montrant qu’ils respectent les proportions habituelles entre un noyau et sa galaxie. Cela réconcilie la relation observée dans l’Univers entre la masse d’un trou noir et la masse stellaire, où une corrélation existe entre la masse d’un trou noir supermassif et la masse totale des étoiles d’une galaxie.
Pour valider ces résultats, des études supplémentaires sur un plus grand nombre de LRD sont nécessaires. Actuellement, seuls les LRD les plus lumineux ont été analysés. L’arrivée de télescopes de meilleure résolution, comme l’Extremely Large Telescope (ELT) prévu pour 2029, devrait permettre d’éclaircir davantage cette question.
Source : Pour la Science
