Une découverte révolutionnaire

Lorsqu'un utilisateur achète à travers les liens présents dans nos articles, Future et ses partenaires de syndication peuvent percevoir une commission. La détection d'un signal en rayons X coïncidant avec l'emplacement de l'un de ces mystérieux 'petits points rouges' découverts par le télescope spatial James Webb (JWST) a renforcé l'hypothèse selon laquelle ces points seraient des 'étoiles noires'. Ces objets énigmatiques représentent d'énormes et denses amas de gaz dynamisés par la présence d'un trou noir supermassif en pleine croissance à l'intérieur d'eux.

Une des plus grandes découvertes cosmologiques

Les petits points rouges pourraient constituer la plus grande découverte cosmologique réalisée jusqu'à présent par le JWST, et potentiellement la plus significative depuis la découverte de l'énergie noire en 1998. Si les astronomes ont raison, ces objets serviraient de lien essentiel dans la formation non seulement des trous noirs supermassifs, mais aussi des galaxies qui se forment autour d'eux.

Une collaboration entre télescopes

Le 'point X-ray' récemment découvert a été identifié lorsque les observations du JWST d'une zone du ciel contenant ces petits points rouges ont été comparées à des observations d’archives de la même zone effectuées par l'Observatoire X-ray Chandra de la NASA. "Le point X-ray 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 ne vienne observer le champ", a déclaré Andy Goulding, astronome à l'Université de Princeton.

Un signal X-ray intrigant

Chandra a identifié des millions de sources de rayons 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 évidente que lorsqu'il a été remarqué qu'elle se trouvait exactement au même endroit qu'un petit point rouge observé par le JWST. Cette source X-ray possède une énergie similaire à celle des rayons X des quasars, qui sont des galaxies abritant un trou noir extrêmement actif, souvent en raison d'une fusion galactique qui perturbe le gaz et incite ce matériau à tomber vers le trou noir.

Caractéristiques des petits points rouges

• Compactes : Les petits points rouges mesurent au maximum quelques centaines d'années-lumière de diamètre.
• Température : Ils sont très rouges, ce qui indique qu'ils sont relativement froids, avec une étude récente dirigée par Anna de Graaf de Harvard ayant identifié de la vapeur d'eau en eux, indiquant des températures comprises entre 1 700 et 3 700 degrés Celsius.
• Distance : Ces objets sont très éloignés, ayant existé il y a 12 milliards d'années ou plus.

Une quête pour comprendre les trous noirs supermassifs

La découverte des petits points rouges pourrait également remplir l'un des principaux objectifs scientifiques du JWST, qui est de retracer les origines des trous noirs supermassifs et des galaxies qui se forment autour d'eux. La manière dont se forment ces trous noirs supermassifs reste un mystère pour les astronomes. Se forment-ils de bas en haut, lorsque de petits trous noirs stellaires issus d'explosions de supernovae se combinent ? Ou 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 ?

Un lien entre les trous noirs et les galaxies

Les petits points rouges sont considérés comme d'énormes nuages de gaz cachant un trou noir supermassif en pleine croissance, se nourrissant du nuage de l'intérieur. Le nuage de gaz brille grâce à la chaleur et à l'énergie rayonnées par le matériau tourbillonnant autour du trou noir, ainsi qu'à travers des jets de particules chargées pouvant échapper à l'avidité du trou noir. Bien que les petits points rouges ne soient pas encore une preuve définitive que les trous noirs supermassifs se forment par le processus de haut en bas, ils indiquent fortement cette possibilité. La nouvelle découverte de Chandra renforce encore cette hypothèse.

Une avancée significative

"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 objet X-ray unique peut être, pour utiliser une expression, ce qui nous permet de relier tous les points ensemble." Si l'équipe de Hviding a raison, alors c’est le premier petit point rouge découvert à briller en rayons X.

Des observations qui changent la donne

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

Une hypothèse prometteuse

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

Vers une meilleure compréhension des galaxies

À l'intérieur d'un petit point rouge, le trou noir grandit en consommant le nuage de l'intérieur, ce qui conduit finalement à des trous dans le nuage agissant comme des fenêtres vers le cœur du petit point rouge et le trou noir supermassif que les astronomes pensent y résider. Les rayons X s'échappent à travers ces fenêtres. De plus, bien que le signal X-ray soit faible à de telles distances, les observations de Chandra suggèrent que la luminosité X-ray de 3DHST-AEGIS-12014 pourrait changer. Cela se produirait à mesure que le vaste nuage de gaz tourne et que différentes fenêtres, certaines grandes et d'autres plus petites, entrent dans le champ de vision.

Une découverte qui pourrait transformer notre compréhension

La véritable identité du contrepartie X-ray de Chandra d'un des petits points rouges du JWST n'est pas encore confirmée ; une possibilité lointaine est qu'il pourrait s'agir d'un trou noir supermassif entouré d'une forme exotique de poussière chaude. Cependant, cette poussière n'a jamais été observée auparavant, rendant ce scénario peu probable. "Si nous confirmons le point X-ray comme un petit point rouge en transition, non seulement ce serait le premier de son genre, mais nous pourrions voir le cœur d'un petit point rouge pour la première fois", a déclaré Hanpu Liu de l'Université de Princeton. "Nous aurions également la preuve la plus solide à ce jour que la croissance des trous noirs supermassifs est au centre de certaines, sinon de toutes, les populations de petits points rouges.

Conclusion

Si cette hypothèse est confirmée, les petits points rouges deviendraient un élément crucial dans le puzzle de la formation des galaxies et de leurs trous noirs supermassifs, permettant aux astronomes de retracer l'histoire ancienne des galaxies, y compris notre propre Voie lactée — un rêve des astronomes depuis qu'Edwin Hubble a reconnu que d'autres galaxies existaient au-delà de la nôtre. La recherche a été publiée en mars dans The Astrophysical Journal Letters.