« C’était vraiment surprenant à voir » : ces anciennes galaxies ultra-brillantes n’ont rien à faire là où elles sont

Ceux que les astronomesastronomes appellent des quasars - pour « quasi-stars », comprenez « presque étoile » - sont, en réalité, des noyaux extrêmement brillants de galaxies. Parce qu'il s'y cache des trous noirs supermassifs qui, lorsqu'ils avalent du gaz et des poussières, dégagent énormément d'énergie. Ce qui intrigue les chercheurs, c'est qu'il puisse avoir déjà existé des objets aussi brillants et massifs seulement quelques centaines de millions d'années après le Big BangBig Bang. Ils ne savent pas vraiment comment ils ont pu se former. Mais ils supposent que ces quasars ont vu le jour dans des régions denses de l'UniversUnivers primordial. Des régions dans lesquelles on trouvait donc aussi pas mal d'autres galaxies. Plus petites.

D'où la surprise d'une équipe d'astronomes lorsqu'ils ont découvert récemment, sur les images renvoyées par le télescope spatial James-Webb, que certains des quasars les plus anciens de l'Univers évoluent presque dans le vide. « En moyenne, ces quasars ne se trouvent pas nécessairement dans les régions les plus denses de l'Univers primitif », souligne Anna-Christina Eilers, professeure de physiquephysique au Massachusetts Institute of Technology (MIT, États-Unis), dans un communiqué. Et la question se pose alors de nouveau : comment expliquer que des quasars aussi gros existent au milieu de nulle part, alors qu'ils semblent n'avoir rien aux alentours pour se nourrir ?

Des quasars au milieu de nulle part

Les cinq quasars que les astronomes ont étudiés se sont formés entre 600 et 700 millions d'années seulement après le Big Bang. Alimentés par des trous noirs supermassifstrous noirs supermassifs d'un milliard de fois la massemasse de notre SoleilSoleil. Le télescope spatial James-Webbtélescope spatial James-Webb a fourni des images plus détaillées que jamais de ces objets et de leur voisinage. Celui que les astronomes qualifient de « champ du quasar ».

Dans The Astrophysical Journal, les chercheurs rapportent que les champs de quasars qu'ils ont observés sont apparus très différents les uns des autres. Un quasar se trouve entouré de cinquante galaxies. Un autre, de seulement deux. Pourtant, ils ont tous les deux la même taille, le même volumevolume, la même luminositéluminosité et le même âge. « C'était vraiment surprenant à voir », commente Anna-Christina Eilers.

Comment former un quasar sans rien pour l’alimenter ?

Pour expliquer le phénomène, les astronomes suggèrent que ces quasars qui semblent voguer au milieu de nulle part ne seraient, en réalité, pas si esseulés. Il pourrait se trouver, dans leurs champs, des galaxies entourées d'une épaisse poussière qui empêcherait nos instruments de les détecter. Des observations plus poussées devraient aider à y voir plus clair.

Si l'hypothèse est infirmée, peut-être sera-t-il temps de questionner les modèles cosmologiques admis. Ceux qui suggèrent que ces quasars les plus anciens ont grandi en continu, avec des taux d'accrétionaccrétion très élevés. Car dans les régions relativement vides de l'espace dans lesquelles semblent s'être développés certains d'entre eux, il n'y avait tout simplement pas suffisamment de matièrematière pour atteindre les masses mesurées. « Nos résultats montrent qu'il manque encore une pièce importante du puzzle de la formation des trous noirs supermassifs, note Anna-Christina Eilers. S'il n'y a pas assez de matière autour de certains quasars pour qu'ils puissent croître en continu, cela signifie qu'il doit y avoir une autre façon pour qu'ils puissent se développer. Nous ignorons laquelle. »