Un astre jusqu’ici purement théorique vient d’être observé concrètement pour la première fois. Connu sous le nom de quasi-étoile, il s’agirait d’un élément clé pour comprendre certains phénomènes mystérieux qui se sont déroulés peu après le Big Bang.

« Black hole star ». Le terme n’est jamais directement écrit dans cette étude parue dans la revue Nature, et mentionnée par le MIT, mais c’est bien ainsi que la presse anglophone présente cet astre jamais vu auparavant.

En l’espèce, il s’agit d’un trou noir supermassif en formation, enfoui au cœur d’un gigantesque cocon de gaz si dense qu’il lui donne l’apparence et le comportement externe d’une étoile géante. Son nom ? MoM-BH*-1.

De quoi s’agit-il exactement ? MoM-BH*-1 est apparu dans l’Univers seulement 660 millions d’années après le Big Bang. Il a été découvert lors d’un vaste sondage de l’Univers lointain réalisé par le télescope spatial James Webb appelé Mirage or Miracle.

Le but : déterminer si les objets extrêmement brillants de l’Univers primitif sont de véritables galaxies surproductives (ce qui bousculerait nos modèles), ou s’il s’agit d’un mirage, comme un trou noir déguisé en galaxie lumineuse.

L’illusion d’un astre solitaire

C’est ce type de recherche qui avait permis de mettre la main, en 2022, sur des petits points rouges. Il s’agissait de trous noirs supermassifs au milieu de grands nuages de gaz semblables à des étoiles de type géante rouge. Sachant que ces trous noirs se retrouvent au centre de galaxies jeunes, parfois peu lumineuses, il est difficile avec de telles distances (on parle d’un astre dont la lumière a voyagé pendant un peu plus de 13 milliards d’années pour nous parvenir, tout de même) de déterminer quel astre émet telle ou telle lumière.

Mais qu’en est-il de MoM-BH*-1 ? Le concernant, les observations du James Webb permettent de le caractériser d’une manière un petit peu plus précise. Ainsi, on apprend dans l’étude que le rayonnement de cet astre est si intense qu’il éclipse totalement la lumière de la galaxie primitive dans laquelle il se trouve, donnant l’illusion qu’il est seul.

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Vue d’artiste de l’étoile-trou noir, à droite. Source : Rohan Naidu (University of Hawaii)

Ou plutôt, comme il s’agit d’un trou noir, la lumière vient de son disque d’accrétion, c’est-à-dire le gaz (principalement de l’hydrogène) qui circule autour du trou noir à des vitesses approchant celle de la lumière. Le disque lui-même n’est pas directement visible mais apparaît derrière un nuage de gaz.

Dans ce processus, trahi par une signature lumineuse caractéristique (le décrochage de Balmer), le gaz forme une carapace brillante autour du trou noir tout récemment formé, ce qui le nourrit et le fait briller à la manière d’une étoile, d’où le nom hybride de cet ensemble.

Un trou noir sous un déguisement d’étoile

Nous avons donc ce qui ressemble, de loin, à une étoile immense avec une taille approchant celle de tout notre Système solaire, et avec une énergie 100 milliards de fois supérieure à celle qu’une étoile ordinaire est censée pouvoir produire. Une énergie produite, non pas par la fusion nucléaire comme pour une étoile, mais bel et bien par un trou noir.

Mais il y a mieux : l’astre MoM-BH*-1 pourrait résoudre un grand mystère du télescope James Webb. Les astronomes estiment que les fameux petits points rouges observés en masse depuis 2022 seraient en réalité tous des objets similaires (des étoiles trous noirs) intégrés dans des galaxies.

Trou noir avalant une étoile. // Source : Capture d'écran YouTube ESO
Une représentation artistique d’un trou noir. // Source : Capture d’écran YouTube ESO

On parle donc d’astres particulièrement actifs puisqu’ils sont entourés d’une grande quantité de gaz et grandissent particulièrement vite. Tout cela mène à une grande explosion de lumière, ce qui permet de les relier à un autre objet du bestiaire cosmique : le quasar.

Pour résumer : nous avons un objet d’un genre jamais vu (l’étoile trou noir) qui s’accorde bien avec d’autres astres mal connus (les petits points rouges), lesquels peuvent faire apparaître des phénomènes souvent observés (les quasars). Trop beau pour être vrai ? Le télescope James Webb observera sans doute d’autres phénomènes similaires pour peut-être confirmer ou infirmer cette théorie.

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