Des astronomes ont découvert un vieux trou noir massif qui remet en question les modèles actuels de l’expansion rapide de l’univers. Une équipe de scientifiques de Chine et des Etats-Unis ont repéré le plus brillant quasar du début de l’univers, appelé SDSS J0100 + 2802, centré sur un trou noir à 12,8 milliards d’années-lumière de la Terre et aussi brillant que 42 000 0000 000 000 soleils.

Les quasars sont des objets célestes qui sont essentiellement des nuages très lumineux de matière avalés par un trou noir. La matière s’accélère vers le trou noir et se réchauffe dans le processus, l’amenant à briller.

Image d’entête : représentation artistique d’un quasar (ESO/ MKornmesser)

Le quasar (SDSS J0100 + 2802) a été repéré pour la première fois par le télescope Lijiang, dans le Yunnan en Chine. Ensuite, le Large Binocular Telescope en Arizona et l’observatoire MMT ont permis de déterminer la distance et la masse du trou noir. Des observations supplémentaires des observatoires au Chili et à Hawaï ont confirmé les résultats.

L’existence d’un objet si puissant et si ancien se révèle être un casse-tête pour les scientifiques, car il s’est formé moins d’un milliard d’années après le Big Bang, lorsque l’univers était relativement jeune.

Selon Xiaohui Fan, professeur d’astronomie à l’université d’Arizona coauteur de l’étude publiée cette semaine :

Comment un quasar si lumineux et un trou noir aussi massif peuvent s’être formés si tôt dans l’histoire de l’univers, à une époque où peu de temps après les premières étoiles et galaxies venait tout juste d’apparaitre ? En comparaison, notre propre galaxie, la Voie lactée a un trou noir d’une masse de seulement 4 millions de masses solaires en son centre; le trou noir qui alimente ce nouveau quasar est 3000 fois plus lourd.

La luminosité de SDSS J0100 2802 comparée à d’autres quasars (Zhaoyu Li/ Observatoire de Shanghai)

Selon Fuyan Bian, de l’université nationale australienne (ANU), qui a participé à l’étude, l’interaction entre un trou noir et un quasar l’environnant crée une pression de radiation qui est censée limiter la croissance des trous noirs.

Cependant, ce trou noir au centre du quasar a gagné une masse énorme dans un court laps de temps. Former un tel trou noir si vite est difficile à interpréter avec les théories actuelles.

Au moment où la lumière de ce quasar a commencé à se diriger vers la Terre, elle était proche de la fin de ce que les astronomes appellent “l’époque de réionisation", la période pendant laquelle la lumière des premières galaxies et des quasars a à peine commencé à traverser les vastes ténèbres, créant l’univers.

Schéma chronologique de l’univers, replaçant la reionization dans l’histoire cosmique. (Wikipédia)

Les astronomes ont répertorié plus de 200 000 quasars depuis leur découverte en 1963. Le plus ancien découvert à ce jour remonte à seulement 700 millions d’années après le Big Bang, quelques centaines de millions d’années de plus que SDSS J0100 + 2802.

L’étude publiée dans Nature : An ultraluminous quasar with a twelve-billion-solar-mass black hole at redshift 6.30 et annoncée sur le site de l’université d’Arizona : Monster Black Hole Discovered at Cosmic Dawn.