Les taches rouges dans le début de l'univers sont des astronomes déroutants, mais une explication proposée suggère que ce sont les progéniteurs des trous noirs supermassifs
Une vue de l'univers précoce capturé par le télescope spatial James Webb, y compris de nombreux petits points rouges dont la nature est incertaine
Une classe mystérieuse de petits objets rouges dans l'univers précoce pourrait s'expliquer par des trous noirs à l'intérieur de cocons de gaz denses, comme une étoile.
Depuis son lancement en 2021, le télescope spatial James Webb (JWST) a trouvé des centaines d'objets dans l'univers précoce qui semblent extrêmement rouges et compacts, surnommés petits points rouges (LRD).
Environ un milliard d'années après le Big Bang, les LRD semblent disparaître. Cela signifie qu'ils pourraient être liés à un processus assez tôt dans le cosmos et pourraient être les ancêtres de certaines galaxies – mais leurs propriétés ne sont pas ce à quoi les astronomes attendaient.
«Nous pensions que nous savions à quoi ressembleraient les premières galaxies», explique Jillian Bellovary à l'American Museum of Natural History. « Nous ne pensions pas qu'ils seraient comme ça. Donc, nous ne venons tous que les idées les plus étranges possibles. »
Rohan Naidu au Massachusetts Institute of Technology et ses collègues proposent une telle idée. Ils suggèrent que certains LRD pourraient être des trous noirs supermassifs qui sont entourés de gaz extrêmement dense comparables aux régions extérieures de l'atmosphère d'une étoile. Les trous noirs mangeraient ce matériau de manière voracieuse, faisant briller le gaz.
Naidu et ses collègues ont identifié un LRD en existence 660 millions d'années après le Big Bang qui, selon eux, correspond à ce scénario. Ils ont refusé de parler à Nouveau scientifique sur le travail pendant que leur article est en cours d'examen.
Selon l'analyse de l'équipe, la boule de gaz autour du trou noir serait légèrement plus large que l'orbite de Pluton autour de notre soleil, avec une masse des millions de fois celle de notre étoile. Le trou noir lui-même aurait un disque de matériau chaud et surchauffé autour d'elle, produisant d'énormes quantités de lumière et d'énergie qui traversent le cocon de gaz. De notre point de vue, cela apparaîtrait comme un petit point rouge.
«Personnellement, j'aime vraiment la solution», explique Anthony Taylor de l'Université du Texas à Austin. « C'est très élégant. Cela ne nécessite pas de physique exotique, et cela ne casse pas l'univers. »
Une autre équipe dirigée par Vadim Rusakov à l'Université de Manchester, au Royaume-Uni, qui ne voulait pas non plus commenter cette histoire, a présenté une explication similaire aux LRD dans des travaux séparés. «Ils proposent tous ce type de trou noir intégré dans une atmosphère très dense», explique Xihan Ji à l'Université de Cambridge.
Il existe d'autres solutions possibles. Bellovary suggère que les LRD pourraient s'expliquer par des trous noirs déchirant de grands groupes d'étoiles en même temps. «Les petits points rouges ont beaucoup de caractéristiques similaires à un trou noir mangeant un tas d'étoiles», dit-elle.
Alternativement, les LRD pourraient être expliqués non pas par des trous noirs, mais par des collections d'étoiles incroyablement denses. Cependant, vous devrez emballer une énorme quantité d'étoiles – équivalent à 10 milliards de soleils – dans une très petite zone pour s'adapter aux propriétés observées. «Vous devez serrer toute cette masse dans les 100 années-lumière», explique Ji, ce qui rend un cluster si dense «Vous vous attendez à ce que les étoiles entrent en collision les uns avec les autres». Seules quelques milliers d'étoiles se trouvent à une distance similaire de notre soleil.
Si les LRD sont expliqués par des trous noirs, ils pourraient révéler comment des trous noirs supermassifs – les objets extrêmement denses trouvés au centre des galaxies comme les nôtres – ont grandi dans l'univers précoce. «Cela pourrait enfin répondre à la façon dont vous faites un trou noir supermassif», explique Bellovary. «Plus tôt nous regardons (dans l'univers), il y a encore des trous noirs supermassifs. À un moment donné, ils doivent se former. Comment diable faites-vous cela?»
Les observations à venir pourraient aider à épingler une explication. Plusieurs programmes pour enquêter sur les LRD plus en détail ont été sélectionnés pour le calendrier de JWST au cours de la prochaine année, dont l'un est dirigé par Taylor. Il recherchera des lignes spectrales représentant l'absorption de la lumière par le calcium qui pourrait pointer vers ou contre la solution de trou noir.
Si les étoiles sont le coupable, «je m'attendais à voir ces lignes de calcium», dit-il. « Cependant, si nous voyons cet argument cocon de gaz, il est beaucoup moins probable que nous voyions ces lignes. »
