Début 2025, le télescope spatial James Webb a identifié trois anomalies astronomiques qui pourraient représenter une nouvelle classe radicale d’objets : les étoiles sombres. Bien que le nom soit trompeur (elles ne sont pas sombres et sont à peine des étoiles), ces entités hypothétiques pourraient remodeler notre compréhension de la formation stellaire et, surtout, mettre en lumière la nature insaisissable de la matière noire.
Le mystère de la matière noire
La matière noire constitue environ 27 % de l’univers, mais reste indétectable par les moyens conventionnels. Contrairement à la matière ordinaire, elle n’interagit pas avec la lumière ou tout autre rayonnement électromagnétique. Nous déduisons son existence uniquement à travers ses effets gravitationnels sur la matière visible. La question demeure : qu’est-ce que c’est ?
De nombreuses théories suggèrent que la matière noire est constituée de particules qui sont leurs propres antiparticules. Lorsqu’ils entrent en collision, ils s’annihilent, libérant d’énormes quantités d’énergie. Cette énergie est la clé pour comprendre comment les étoiles sombres pourraient se former et briller.
Comment les étoiles sombres auraient pu briller
Le modèle standard de formation d’étoiles postule que la gravité effondre l’hydrogène et l’hélium primordiaux, déclenchant la fusion nucléaire. Et si la matière noire jouait un rôle actif ? Si la densité de matière noire au sein de ces premières formations était suffisamment élevée, de fréquentes collisions de particules généreraient une immense chaleur, empêchant la fusion nucléaire conventionnelle. Le résultat : un objet semblable à une étoile alimenté non pas par la fusion, mais par l’annihilation de la matière noire.
Ce processus permettrait à ces objets de briller bien plus longtemps que les étoiles traditionnelles et à une température plus fraîche.
Identifier les étoiles noires
Les astronomes peuvent rechercher des caractéristiques spécifiques lorsqu’ils recherchent ces objets :
- Âge : Les objets les plus éloignés (et donc les plus anciens) présenteront un redshift extrême dans leur spectre lumineux.
- Composition : Les étoiles sombres ne devraient contenir presque aucun élément lourd, étant composées presque entièrement d’hydrogène et d’hélium primordiaux.
- Taille : Ils devraient être énormes, s’étendant potentiellement sur des dizaines d’unités astronomiques (la distance entre la Terre et le Soleil). Certaines pourraient même atteindre des masses 10 000 à 10 millions de fois supérieures à celles de notre Soleil.
- Luminosité : Malgré leurs températures fraîches, leur taille les rendrait exceptionnellement lumineux.
Des données récentes du télescope James Webb ont révélé des objets à redshift élevé qui défient les explications conventionnelles, faisant peut-être allusion à l’existence d’étoiles noires.
Des étoiles sombres aux trous noirs ?
Le sort d’une étoile noire dépend de sa masse. Les plus petites pourraient éventuellement déclencher la fusion et devenir des étoiles ordinaires. Mais les étoiles sombres supermassives pourraient s’effondrer directement en trous noirs, expliquant potentiellement la formation rapide des trous noirs supermassifs observés au centre des galaxies, y compris notre propre Voie lactée. Un exemple est UHZ-1, un trou noir qui s’est formé seulement 500 millions d’années après le Big Bang, trop rapidement pour être expliqué par les modèles actuels.
Une mise en garde
L’hypothèse de l’étoile noire n’est pas sans sceptiques. Certains scientifiques affirment que l’accrétion de matière peut à elle seule expliquer les anomalies observées. Des données supplémentaires et des modèles théoriques raffinés sont nécessaires pour confirmer si ces objets sont véritablement des étoiles sombres ou simplement des galaxies inhabituelles.
Malgré l’incertitude, les implications potentielles sont immenses. Les étoiles noires offrent une voie d’observation unique pour étudier la matière noire et les premiers stades de l’évolution cosmique. S’ils étaient confirmés, ils réécriraient non seulement notre compréhension de la formation stellaire, mais fourniraient également une pièce essentielle du puzzle de la masse manquante de l’univers.
