JWST vient de repérer des trous noirs supermassifs en train de se ravitailler. Il ne s’agit pas simplement d’une autre observation des habitants les plus affamés du cosmos. C’est la preuve irréfutable d’un mécanisme qui explique comment ils sont devenus si grands et si rapides après le Big Bang.
Les trous noirs mangent. Puis ils vomissent. L’univers, cependant, dispose d’un système de recyclage qui ramène ce vomi sur la table.
Comment fonctionne le cycle de la faim cosmique
Nous savons que des galaxies dotées de trous noirs massifs se trouvent en leur cœur. Certains sont silencieux. Dormant. Ils sirotent le gaz et la poussière avec parcimonie. D’autres, cependant, sont des noyaux galactiques actifs (AGN). Ce sont des gloutons. Ils se gavent, créant les cœurs brillants de leurs galaxies.
Mais il y a un coût. Ces géants en fête projettent de la matière hors de leurs pôles dans des jets massifs. Cela élimine entièrement la matière première – le carburant même des nouvelles étoiles – de la galaxie. La formation d’étoiles s’arrête. La galaxie meurt effectivement.
Voici le paradoxe avec lequel les astronomes sont aux prises depuis des années : Comment les premiers trous noirs supermassifs atteignent-ils des milliards de masses solaires en moins d’un milliard d’années ?
Le temps joue en leur faveur maintenant, bien sûr. Mais dans l’univers infantile ? Pas vraiment. Même les théories les plus rapides suggèrent que repousser le gaz tout en le consommant devrait limiter la croissance. Cela devrait agir comme un régime auto-imposé. S’ils éjectent le carburant nécessaire à l’alimentation de leurs avions, comment peuvent-ils redémarrer ?
Julie Hlavacek-Larrondo, chef d’équipe à l’Université de Montréal, l’a bien exprimé en discutant des résultats.
“Ce que révèle JWST, c’est que les trous noirs sont les ultimes recycleurs cosmiques.”
Ils ne se contentent pas d’accumuler de la matière. Ils libèrent de l’énergie qui réchauffe leur environnement. Mais cette chaleur n’est pas définitive. Le gaz se refroidit. Cela se condense. Il retombe.
Le piège à filament
Imaginez une rivière. Un jet de trou noir projette de la matière dans le halo galactique. Pendant un moment, il dérive là, invisible et perdu. Ensuite, la gravité prend le dessus. Le matériau refroidit en banderoles longues et fines. Ce ne sont pas des lapins de poussière. Ce sont des structures de plusieurs centaines d’années-lumière de large, qui s’étendent sur des milliers d’années-lumière dans l’obscurité.
Ils serpentent vers le centre de la galaxie. Un disque se reforme. Le trou noir est à nouveau alimenté.
Ce n’est pas un repas unique. C’est une boucle. Festin. Famine. Festin.
Le trou noir redémarre ses jets. Le cycle clignote. Ce mécanisme de rétroaction autorégulé explique comment les trous noirs maintiennent leur croissance sans violer les limites de vitesse cosmique. Jusqu’à présent, nous ne pouvions pas voir le lien entre ces filaments distants et le trou lui-même. JWST vient d’assembler l’image.
À l’intérieur de NGC 4696
Pour prouver cette théorie, les scientifiques ont tourné leur regard vers la Terre. Pas sur ça. Juste à côté.
NGC 4696 se trouve au cœur de l’amas du Centaure. À 145 millions d’années-lumière, c’est pratiquement un voisin en termes cosmiques. Il abrite un AGN qui intrigue les astronomes depuis des décennies. Hubble a déjà vu une étrange spirale de gaz en forme de crochet près du noyau. Mais il ne rendait pas clairement compte de la vitesse ou de la structure.
JWST est intervenu avec ses yeux infrarouges moyens grands ouverts.
Les résultats étaient choquants par leur précision. Le « crochet » est en réalité un vaste entonnoir. Le gaz qu’il contient se déplace à environ 600 kilomètres par seconde. Cela représente 1,3 million de mph. Le filament s’étend sur environ 800 années-lumière et alimente directement le trou noir supermassif situé au centre.
On ne devine plus si le gaz revient. Nous avons vu cela se produire en haute définition. Le trou noir ne se meurt pas de faim. C’est l’agriculture elle-même.
Et pourtant, les questions commencent à se multiplier. Dans quelle mesure ce cycle est-il courant ? Les anciens et massifs trous noirs du tout premier milliard d’années ne sont-ils que les poids lourds d’un processus cosmique standard, ou la recette de leur croissance est-elle encore plus sauvage dans les profondeurs ? La boucle est bouclée pour NGC 469. L’univers a bien d’autres choses à raconter.
