Un trou noir nouvellement observé dans l’univers primitif remet en question les modèles astrophysiques établis en dépassant les taux de croissance prévus et en présentant simultanément des diagrammes de rayonnement inattendus. L’objet, désigné ID830, est un trou noir supermassif (SMBH) qui existait lorsque l’univers n’avait que 15 % de son âge actuel, pesant déjà 440 millions de fois la masse de notre Soleil. Cette découverte soulève des questions fondamentales sur la façon dont ces entités colossales se sont formées si rapidement.
La limite d’Eddington et la croissance de Super-Eddington
Les trous noirs sont connus pour leur appétit insatiable, mais leur croissance est théoriquement limitée par la limite d’Eddington. Cette « limite de vitesse » dicte que la pression exercée vers l’extérieur par le rayonnement émis par la matière entrante devrait finalement arrêter toute nouvelle accrétion. Cependant, ID830 semble consommer de la matière 13 fois la limite d’Eddington – un exploit que l’on croyait auparavant impossible sur des périodes prolongées.
Les chercheurs proposent plusieurs mécanismes pour expliquer cette croissance super-Eddington. Une possibilité est que le trou noir subisse des poussées d’alimentation brèves et intenses, ingérant rapidement du gaz et de la poussière avant que la pression de radiation ne s’accumule. Un autre suggère que la matière est consommée depuis l’équateur du trou noir tandis que le rayonnement est expulsé de ses pôles, contournant ainsi les limitations habituelles.
La combinaison inattendue d’émissions radio et de rayons X
Ce qui rend l’ID830 encore plus particulier, c’est qu’il émet à la fois des rayons X intenses et des ondes radio en même temps. Les modèles actuels prédisent que l’accrétion de Super-Eddington devrait supprimer les émissions radio. Cette contradiction suggère que la physique sous-jacente à l’accrétion extrême et à la formation de jets n’est pas entièrement comprise. On pense que la couronne du trou noir – un nuage turbulent de particules d’un milliard de degrés en orbite à une vitesse proche de la lumière – génère les rayons X, tandis que de puissants champs magnétiques lancent les jets radio.
Implications pour la formation SMBH de l’univers primitif
L’existence d’ID830 conforte l’idée selon laquelle les SMBH se sont développés beaucoup plus rapidement et plus tôt dans l’univers qu’on ne le pensait auparavant. Le télescope spatial James Webb a déjà révélé des trous noirs d’une ampleur inattendue datant de cette époque, et le comportement de l’ID830 aide à réconcilier ces observations avec les modèles théoriques.
Une hypothèse principale postule que la première génération d’étoiles, connue sous le nom d’étoiles de la population III, s’est effondrée pour former des « graines » massives de trous noirs de plus de 1 000 masses solaires. Même avec ces graines, atteindre les tailles observées nécessiterait une accrétion rapide et prolongée. La découverte de ID830 suggère que ces périodes de croissance super-Eddington pourraient avoir été plus courantes que les scientifiques ne le pensaient.
La prévalence des quasars extrêmes
Les données préliminaires suggèrent que les quasars comme ID830, capables de dépasser la limite d’Eddington et d’afficher à la fois des émissions radio et de rayons X, pourraient être beaucoup plus nombreux que prévu dans l’univers primitif. Des modèles estimaient auparavant que seulement 10 % des quasars disposaient de puissants jets radio, mais cette nouvelle recherche suggère que ces objets énergétiques pourraient être beaucoup plus abondants, refaçonnant ainsi notre compréhension de l’évolution des galaxies.
Le comportement d’ID830 démontre que l’univers réserve encore des surprises. Son existence nous oblige à reconsidérer les modèles standards de croissance des trous noirs et des débuts de l’évolution galactique, ce qui suggère que les phases extrêmes d’alimentation et d’excrétion pourraient avoir été une caractéristique commune du cosmos à ses débuts.
