Les mystérieux petits points rouges du télescope spatial James Webb pourraient être des 'étoiles de trous noirs', selon des données X.

Lorsque vous naviguez sur nos articles, Future et ses partenaires de syndication peuvent percevoir une commission. La découverte d'un signal X coïncidant avec l'emplacement d'un des mystérieux 'petits points rouges' détectés par le télescope spatial James Webb (JWST) a renforcé la théorie selon laquelle ces points seraient des 'étoiles de trous noirs'. Ces objets seraient de vastes et denses amas de gaz, activés par la présence d'un trou noir supermassif en croissance à l'intérieur d'eux.

Une découverte potentiellement révolutionnaire

Les petits points rouges pourraient représenter la plus grande découverte cosmologique réalisée à ce jour par le JWST, et peut-être l'une des plus importantes depuis la découverte de l'énergie noire en 1998. Si les astronomes ont raison, ces objets seraient un maillon crucial dans la formation non seulement des trous noirs supermassifs, mais également des galaxies qui se forment autour d'eux.

Collaboration des observations

Le nouveau 'point X' a été identifié lorsque les observations du JWST d'une zone du ciel contenant ces petits points rouges ont été comparées aux données archivées de la même zone fournies par le télescope X Chandra de la NASA. "Le point X était présent dans nos données d'enquête Chandra depuis plus de dix ans, mais nous n'avions aucune idée de son importance avant que Webb n'observe le champ", a déclaré Andy Goulding, astronome à l'Université de Princeton.

Une découverte intrigante

Chandra a identifié des millions de sources X à travers le ciel, mais l'importance de celle-ci, cataloguée sous le nom de 3DHST-AEGIS-12014 (AEGIS fait référence à l'All-wavelength Extended Groth Strip International Survey), n'est devenue apparente que lorsqu'il a été remarqué qu'elle se trouvait exactement au même endroit qu'un petit point rouge observé par le JWST.

Caractéristiques des petits points rouges

La source X présente une énergie similaire à celle des quasars, qui sont des galaxies hébergeant un trou noir extrêmement actif, souvent suite à la fusion de galaxies qui agite le gaz, provoquant ainsi la chute de ce matériau vers le trou noir. Les petits points rouges sont compacts, mesurant au maximum quelques centaines d'années-lumière de diamètre. Ils sont également très rouges, ce qui indique qu'ils sont relativement froids. Une étude récente dirigée par Anna de Graaf de Harvard a identifié de la vapeur d'eau en eux, ce qui nous renseigne sur leur température, estimée entre 1 700 et 3 700 degrés Celsius.

Historique et implications

Ces objets lointains sont mesurés pour avoir existé il y a 12 milliards d'années, voire plus. Les mesures photométriques de 3DHST-AEGIS-12014 par le télescope spatial Hubble indiquent que nous observons cet objet énigmatique tel qu'il apparaissait il y a 11,8 milliards d'années. Cette découverte pourrait également remplir l'un des principaux objectifs scientifiques du JWST, qui est d'essayer de retracer les origines des trous noirs supermassifs et des galaxies qui se forment autour d'eux.

Le mystère des trous noirs supermassifs

La façon dont les trous noirs supermassifs se forment reste un mystère qui intrigue les astronomes. Se forment-ils de bas en haut, lorsque de plus petits trous noirs issus d'explosions de supernova fusionnent ? Ou se forment-ils de haut en bas, par l'effondrement d'un vaste nuage de gaz contenant des centaines de milliers, voire des millions de fois la masse de notre soleil ? Les petits points rouges sont considérés comme d'énormes nuages de gaz cachant un trou noir supermassif en plein essor qui se nourrit de ce nuage.

Une nouvelle perspective sur les trous noirs

Le nuage de gaz brille grâce à la chaleur et à l'énergie irradiées par le matériau en rotation autour du trou noir, ainsi que par des jets de particules chargées collimatées magnétiquement qui peuvent échapper à l'engouffrement du trou noir. Bien que les petits points rouges ne soient pas encore une preuve définitive que les trous noirs supermassifs se forment selon ce processus, ils indiquent fortement cette possibilité. La nouvelle découverte de Chandra renforce encore cette hypothèse.

Les implications de cette découverte

"Les astronomes tentent de comprendre ce que sont les petits points rouges depuis plusieurs années", a déclaré Raphael Hviding de l'Institut Max Planck pour l'astronomie en Allemagne, qui est l'auteur principal de l'article scientifique décrivant cette découverte. "Cet unique objet X pourrait être, pour utiliser une expression, ce qui nous permet de relier tous les points." Si l'équipe de Hviding a raison, alors c'est le premier petit point rouge trouvé brillant dans les X.

La singularité de 3DHST-AEGIS-12014

Les trous noirs supermassifs en croissance, comme ceux au cœur des quasars, brillent en X à cause de la matière chauffée à des millions de degrés lorsqu'elle tombe vers le trou noir. Cependant, dans un petit point rouge, le gaz environnant absorberait les rayons X avant qu'ils ne puissent s'échapper dans l'espace, donc normalement nous ne verrions pas un petit point rouge briller dans les X. Cela marque 3DHST-AEGIS-12014 comme quelque chose de différent.

Découverte de nouvelles fenêtres d'observation

"Trouver un petit point rouge qui a l'air différent des autres nous donne un nouvel aperçu important sur ce qui pourrait les alimenter", a déclaré de Graaf. Mais pourquoi pouvons-nous soudainement voir des rayons X provenant de 3DHST-AEGIS-12014 ? L'hypothèse est qu'il s'agit d'un objet de transition entre la naissance d'un trou noir supermassif dans un petit point rouge et les trous noirs supermassifs 'nus' que nous voyons grandir encore plus au centre des galaxies actives.

Une découverte prometteuse pour l'astrophysique

À l'intérieur d'un petit point rouge, le trou noir croît en consommant le nuage de l'intérieur, ce qui finit par créer des trous dans le nuage qui agissent comme des fenêtres vers le cœur du petit point rouge et le trou noir supermassif qui s'y cache. Les rayons X s'échappent par ces fenêtres. De plus, bien que le signal X soit faible à de si grandes distances, les observations de Chandra suggèrent que la luminosité X de 3DHST-AEGIS-12014 pourrait changer, en fonction de la rotation du vaste nuage de gaz qui fait apparaître différentes fenêtres, certaines grandes et d'autres plus petites.

Vers une meilleure compréhension des galaxies

L'identité réelle du contrepartie X de Chandra à l'un des petits points rouges du JWST n'est pas encore confirmée ; une possibilité est qu'il pourrait s'agir d'un trou noir supermassif entouré d'une forme exotique de poussière chaude. Toutefois, une telle poussière n'a jamais été observée auparavant, rendant ce scénario peu probable. "Si nous confirmons le point X comme un petit point rouge en transition, ce serait non seulement le premier de son genre, mais nous pourrions aussi voir dans le cœur d'un petit point rouge pour la première fois", a déclaré Hanpu Liu de l'Université de Princeton.

Conclusion et implications futures

"Nous disposerions également de la preuve la plus solide à ce jour que la croissance des trous noirs supermassifs est au cœur de certains, sinon de tous, des petits points rouges", a ajouté Liu. Si cette hypothèse est confirmée, les petits points rouges deviendraient une pièce cruciale du puzzle sur la façon dont les galaxies et leurs trous noirs supermassifs se forment, permettant ainsi aux astronomes de retracer l'histoire ancienne de galaxies comme notre Voie lactée — un rêve des astronomes depuis qu'Edwin Hubble a reconnu que d'autres galaxies existaient au-delà de la nôtre. Cette recherche a été publiée en mars dans The Astrophysical Journal Letters.