Les astronomes utilisant les télescopes spatiaux Hubble et Chandra ont découvert des preuves potentielles de trous noirs « errants » dans de petites galaxies naines. Ces découvertes pourraient donner des indices sur la façon dont les trous noirs supermassifs se sont développés si rapidement dans l’univers primitif, une énigme de longue date en cosmologie. La découverte suggère que certains trous noirs ne s’installent pas au centre des galaxies, mais dérivent plutôt à travers celles-ci comme des nomades cosmiques.
Le mystère des premiers trous noirs supermassifs
On sait désormais que des trous noirs supermassifs – des millions ou des milliards de fois la masse de notre Soleil – existent au cœur de la plupart des grandes galaxies. Cependant, le télescope spatial James Webb (JWST) révèle que certaines ont existé de manière choquante au début de l’histoire de l’univers, moins d’un milliard d’années après le Big Bang. Cela remet en question les théories actuelles, selon lesquelles il faudrait plus d’un milliard d’années pour que ces géants se forment par fusion et accrétion.
Une explication est l’existence des premières « graines de trous noirs ». Ces trous noirs plus petits auraient pu relancer le processus de croissance, mais ils sont restés insaisissables dans les observations directes. Les galaxies naines offrent un terrain d’essai unique pour cette idée, car elles ont des histoires plus simples et moins chaotiques que les galaxies plus grandes. Leur relative tranquillité signifie qu’ils pourraient conserver un « enregistrement fossile » de ces premières graines de trous noirs.
Pourquoi les galaxies naines sont importantes
Les galaxies naines, dont la masse est des milliards de fois supérieure à celle du Soleil, sont idéales pour étudier la formation des trous noirs. Contrairement aux galaxies massives où les fusions et l’activité intense obscurcissent les origines de leurs trous noirs, les galaxies naines offrent une vision plus claire. Les chercheurs émettent l’hypothèse que dans ces systèmes plus petits, les trous noirs peuvent se former à l’extérieur du centre galactique et y rester, sans jamais s’enrouler vers l’intérieur.
Les modèles prédisent que jusqu’à la moitié des trous noirs des galaxies naines pourraient être errants. Cela signifie que les études actuelles axées sur les centres galactiques pourraient manquer une population importante de trous noirs massifs.
Distinguer les trous noirs errants des autres signaux
Identifier ces trous noirs voyous est difficile. Ils doivent être distingués des autres sources lumineuses, telles que les régions d’étoiles (zones de formation intense d’étoiles) et les explosions de supernova. L’équipe a analysé 12 galaxies naines précédemment détectées dans les ondes radio, et en a trouvé huit avec des noyaux galactiques actifs (AGN) décalés par rapport au centre. Ces AGN suggèrent la présence de trous noirs errants.
Le défi consiste à confirmer ces signaux. Plus sombres que leurs homologues plus grands, ces AGN de galaxies naines sont difficiles à détecter dans les longueurs d’onde optiques et des rayons X. L’un des candidats (ID 64) s’est avéré être un AGN lointain aligné par hasard avec la galaxie naine, soulignant les difficultés de vérification.
Prochaines étapes : le rôle de JWST
L’équipe a utilisé Hubble et Chandra pour confirmer un AGN décentré, mais sept restent non confirmés. La prochaine étape pourrait impliquer le télescope spatial James Webb (JWST), qui pourrait déterminer les sources des émissions radio avec une plus grande précision. Cela pourrait révéler si les signaux proviennent de trous noirs errants au sein d’amas d’étoiles ou de galaxies lointaines se chevauchant dans le ciel.
“Identifier l’origine des sources radio non nucléaires pourrait être possible grâce aux capacités exquises du JWST”, a déclaré Megan R. Sturm, la chef d’équipe.
La recherche de trous noirs errants dans les galaxies naines constitue une voie prometteuse pour comprendre l’univers primitif et les origines des trous noirs supermassifs. Si elles sont confirmées, ces découvertes pourraient remodeler notre compréhension de la formation et de l’évolution des trous noirs.
