Étoile du trou noir ? Un « point » de la taille d’un système solaire provenant de l’univers primitif est notre meilleure preuve à ce jour d’un tout nouveau type d’objet cosmique

Les astronomes ont trouvé le candidat le plus prometteur à ce jour pour une « étoile trou noir », un nouveau type d’objet astrophysique tapi dans « l’aube cosmique » de l’univers primitif.

Si elles sont confirmées, ces découvertes pourraient aider à élucider l’origine mystérieuse de « petits points rouges » (LRD), un groupe tristement célèbre de centaines de lumières pourpres lointaines repérées par le Télescope spatial James Webb (JWST). Ces points, qui sont presque aussi vieux que l’univers lui-même, brillent beaucoup plus que les étoiles mais sont trop sombres pour constituer des galaxies entièrement formées, ce qui en fait l’un des plus brillants. les plus grandes énigmes de l’astronomie moderne.

Le point nouvellement découvert, qui a à peu près la taille de notre système solairea été repéré par l’enquête Miracle or Mirage (MoM) de JWST, qui parcourt le ciel nocturne à la recherche de galaxies lointaines. La lumière rougeâtre détectée par JWST a été émise environ 660 millions d’années après le Big Bang, alors que l’univers avait environ un vingtième de son âge actuel, et elle est environ 100 milliards de fois plus brillante qu’une étoile typique, ont rapporté des chercheurs dans une nouvelle étude publiée le 12 août dans la revue. Nature.

Les chercheurs proposent que ce point soit une étoile de trou noir – une énorme boule hypothétique de gaz dense qui entoure et est surchauffée par une étoile géante. trou noir. Ils l’ont nommé MoM-BH*-1, combinant l’enquête qui l’a trouvé avec le surnom de « étoile du trou noir ».

« Notre image de cet objet évolue très rapidement », explique le premier auteur de l’étude Rohan Naiduastronome à l’Université d’Hawaï et ancien chercheur Hubble de la NASA au MIT, a déclaré dans un communiqué. déclaration du MIT. C’est « vraiment singulier à bien des égards », a-t-il ajouté.

Ce n’est pas la première étoile à trou noir proposée. L’année dernière, une étude incluant plusieurs des mêmes auteurs a identifié une candidate étoile trou noir surnommée « la Falaise », qui affichait de nombreuses caractéristiques similaires à celles de MoM-BH*-1. Cependant, l’équipe estime que cette dernière découverte constitue « notre meilleure preuve » de cet objet cosmique jamais vu auparavant, ont déclaré les chercheurs dans un communiqué. déclaration séparée de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche.

MoM-BH*-1 est plus éloigné de nous (et donc plus ancien) que la Falaise, ce qui le rend encore plus important pour comprendre comment se forment ces objets nouvellement révélés.

Suivre des indices cosmiques

Le premier indice montrant que MoM-BH*-1 était inhabituel était sa teinte rubis frappante ; il est plus rouge que beaucoup d’autres LRD.

« Quand nous voyons quelque chose de très rouge dans l’univers, nous supposons souvent qu’il est entouré de poussière », co-auteur de l’étude Robert Simcoedirecteur de l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT, a déclaré dans le communiqué du MIT. La poussière bloque les longueurs d’onde bleues plus courtes de la lumière, rendant la lumière restante plus rouge, de la même manière que les cendres et la fumée peuvent rendre le ciel orange après un grand incendie de forêt, a-t-il ajouté.

Cependant, nous pouvons être à peu près certains que le matériau brillant n’est pas de la poussière car certaines longueurs d’onde de lumière sont absentes de son spectre électromagnétique. L’absence de ces longueurs d’onde, connue sous le nom de cassure de Balmer, suggère que certaines particules lumineuses sont complètement bloquées. Cela signifie probablement que la lumière brille à travers une coquille de gaz extrêmement dense, semblable à certaines étoiles massives, comme Véga.

L’objet manque également cruellement de métaux lourds, ce qui suggère que ce gaz dense est composé presque uniquement d’hydrogène et d’hélium, semblable aux étoiles comme le soleil. Cependant, « la cassure (Balmer) que nous avons observée dans cet objet est la cassure la plus profonde que nous ayons jamais observée dans un objet, excluant les étoiles « ordinaires » comme source », a déclaré Naidu.

Pour comprendre pourquoi le gaz agissait comme s’il faisait partie d’une étoile massive, alors que ce n’était clairement pas le cas, les chercheurs ont effectué plusieurs simulations, qui ont révélé que le seul scénario plausible était que le gaz cachait un énorme trou noir.

Normalement, les trous noirs aspirent toute la matière qui les entoure via des disques d’accrétion tourbillonnants. Cependant, des trous noirs particulièrement grands et à rotation rapide, appelés quasars, peuvent attirer la matière si rapidement qu’ils projettent également des faisceaux d’énergie géants. Les chercheurs pensent que si un tel objet était entouré d’un nuage géant de gaz, il pourrait non seulement contenir ce matériau dans une boule serrée, mais aussi le surchauffer, remplaçant ainsi le rôle de fusion nucléaire qui se produit au cœur d’une étoile typique.

L’équipe estime que le trou noir qui se cache dans MoM-BH*-1 pèse jusqu’à 100 000 masses solaires, ce qui est juste assez grand pour être qualifié de supermassif.

Démasquer les « petits points rouges »

L’énigme centrale du mystère LRD est que ces points distants sont trop massifs pour être des étoiles régulières et trop sombres pour être des galaxies. Les quasars – qui se situent quelque part entre les étoiles et les galaxies en termes de luminosité – ont donc longtemps été présentés comme des prétendants potentiels à ces objets lointains.

Cependant, jusqu’à présent, les scientifiques ne parvenaient pas à expliquer pourquoi ces objets n’émettant aucun rayonnement détectable à haute énergie (c’est-à-dire les rayons X et les rayons gamma), que nous voyons provenir de quasars ailleurs dans l’univers. Les étoiles à trous noirs pourraient résoudre ce problème car leurs cocons de gaz denses pourraient théoriquement bloquer une grande partie du rayonnement de haute énergie qu’elles produisent, masquant essentiellement leur véritable identité.

Ce n’est pas la première fois que des scientifiques suggèrent des étoiles à trous noirs pourrait être responsable des LRD. Mais jusqu’à présent, les chercheurs je n’arrivais pas à comprendre comment ces objets se sont formés. De plus, de nombreux LRD repérés par les astronomes sont bien plus grands que MoM-BH*-1, et il n’est pas clair quelle pourrait être la taille réelle des étoiles des trous noirs.

Au lieu de cela, les chercheurs soupçonnent que la plupart des LRD sont en fait des mini-galaxies, chacune avec une étoile trou noir en son cœur. Si tel est le cas, de telles configurations sont probablement apparues lorsque des étoiles de trous noirs sont entrées en collision avec des amas stellaires primordiaux, a proposé l’équipe. Les images de MoM-BH*-1 suggèrent qu’il pourrait entrer en collision avec une telle galaxie dans environ 100 millions d’années, démontrant ainsi que cette idée est possible. (Les deux objets sont probablement entrés en collision il y a longtemps, mais nous n’avons pas encore vu la lumière d’une telle interaction.)

Les chercheurs ont noté que MoM-BH*-1 pourrait déjà faire partie d’une structure galactique plus grande, mais qu’il est si brillant qu’il « surpasse sa galaxie hôte environnante, de telle sorte que nous voyons la lumière pure des étoiles d’un trou noir », a déclaré Naidu.

Cependant, beaucoup plus de recherches sont nécessaires avant que les scientifiques puissent affirmer avec certitude que tous les LRD sont liés aux étoiles des trous noirs.