Télescope James-Webb : un supercalculateur livre peut-être enfin la clé des mystérieux « petits points rouges » !

Il a montré tellement d'images aussi étonnantes qu'instructives qu'on a l'impression que le télescope spatial James-Webb (JWST) est en opération depuis... toujours !

James-Webb : les premières images ouvrent une nouvelle ère de l'astronomie

Plus de 20 ans après le feu vert donné à la réalisation du James-Webb, alors appelé Next Generation Space Telescope, les trois agences spatiales partenaires du projet ont rendu publiques les premières images de cet observatoire hors norme. Sans surprise, ces images nous révèlent l’Univers comme on ne l’a jamais vu. Le télescope spatial James-Webb ouvre une nouvelle fenêtre sur l’Univers et une nouvelle ère en astronomie débute.... Lire la suite

Pourtant, cela ne fait que quatre ans qu'il a commencé à renvoyer des données vers la Terre. Et presque aussi longtemps qu'il a révélé de mystérieux « petits points rouges » présents seulement quelques centaines de millions d'années après le Big Bang.

Sans doute sa découverte la plus énigmatique à ce jour.

À ce stade d’une simulation lancée sur le supercalculateur ATERUI III, des étoiles supermassives se forment au cœur de nuages de gaz. Les « germes » de trous noirs massifs ? © Seung-Ming Jeong, Takaaki Takeda, Projet NAOJ 4D2U, YouTube

Les petits points rouges qui défient les astronomes

Les astronomes essaient toujours de comprendre ce qui se cache derrière cette multitude de petits points rouges qu'ils n'attendaient pas. Peut-être autant de trous noirs supermassifs à peine formés ?

L'hypothèse est tentante. Parce que parmi les espoirs que les scientifiques avaient placés dans le JWST, un instrument capable de voir plus loin, plus précisément que les autres, il y avait une question brûlante : comment des trous noirs supermassifs dont la masse équivaut à des millions, voire des milliards de fois celle du Soleil peuvent-ils exister moins de 600 millions d'années après le Big Bang ?

Ils ressemblent à de simples points rouges dans les images du télescope James-Webb. Pourtant, ces objets lointains pourraient être les berceaux des premiers trous noirs supermassifs de l’Univers. © Seung-Ming Jeong, Takaaki Takeda, Projet NAOJ 4D2U, YouTube

Une hypothèse mise à l’épreuve

Alors l'hypothèse de petits points rouges trous noirs supermassifs, c'est celle que des chercheurs de l'Institut Max Planck (Allemagne) ont voulu vérifier. Ils détaillent dans la revue Nature comment ils ont fait appel au supercalculateur ATERUI III de l'Observatoire astronomique national du Japon. Leur ambition : réaliser les simulations cosmologiques les plus détaillées jamais réalisées des conditions de l'Univers primitif.

Aterui II, le supercalculateur le plus puissant dédié à l'astronomie

Au Japon, le supercalculateur le plus puissant du monde, exclusivement dédié aux simulations en astronomie, vient d'entrer en service. L’Aterui II enferme 40.000 cœurs et est capable de modéliser les interactions d’un milliard d’étoiles. Astronomique !... Lire la suite

Les astronomes ont d'abord modélisé l'environnement d'une galaxie dans l'Univers primordial. Puis, ils se sont concentrés sur des nuages ​​de gaz individuels.

Une fois l’étoile effondrée, la simulation montre qu’un disque de gaz épais se forme autour du trou noir qui grandit à une vitesse inimaginable aujourd’hui. © Seung-Ming Jeong, Takaaki Takeda, Projet NAOJ 4D2U, YouTube

Une étoile monstrueuse au cœur des amas de nuages

Ce qui leur est apparu est révélateur. Pour expliquer l'émergence de tous ces petits points rouges très tôt après le Big Bang, pas besoin de théorie exotique. Les chercheurs s'attendaient à voir se former une quantité de petites étoiles, mais les simulations montrent clairement que le rayonnement intense dans l'ultraviolet lointain provenant de galaxies voisines inhibe la formation d'étoiles au sein des nuages ​​de gaz. Résultat : c'est une unique étoile supermassive qui voit le jour et elle finit par s'effondrer pour devenir le germe d'un trou noir.

Le voile se lève sur les petits points rouges : les astronomes sur la piste d'étoiles 100 000 fois plus massives que le Soleil

Les étoiles connues dans l'Univers ne dépassent guère la centaine de masses solaires. Toutefois, quelques centaines de millions d'années après le Big Bang, les conditions physiques et chimiques étant différentes, on soupçonne que des étoiles bien plus massives étaient alors possibles, avec 100 000, voire un million de masses solaires. En fait, le télescope spatial James-Webb pourrait les avoir enfin détectées... Mais comment ?... Lire la suite

Une fois formés, ces germes de trous noirs se retrouvent entourés de disques de gaz denses. Cet environnement piège le rayonnement, permettant aux trous noirs de croître à des vitesses des dizaines de fois supérieures à celles possibles dans l'Univers actuel. Et les propriétés simulées de ces trous noirs en croissance rapide correspondent parfaitement à celles des petits points rouges observés par le télescope James-Webb.

Une solution simple à un mystère cosmique

La boucle semble bouclée. D'une façon désarmante de simplicité, les simulations de l'équipe emmenée par les astronomes de l'Institut Max Planck montrent que les petits points rouges peuvent constituer la clé du mystère de la croissance des trous noirs. Une croissance ultrarapide qui découlerait naturellement des conditions régnant dans l'Univers primordial, sans nécessiter d'hypothèses exotiques ni de coïncidences fortuites.

Ce scénario expliquerait aussi l'omniprésence des petits points rouges dans les images renvoyées par le JWST. Mais il reste désormais à le confronter aux observations : en scrutant ces objets avec encore plus de précision, les astronomes espèrent déterminer s'ils sont bien les traces visibles des premiers trous noirs supermassifs. Ou s'ils cachent encore une autre surprise.