Le télescope James Webb pourrait avoir repéré des "étoiles noires" carburant à la matière noire
Le télescope spatial James Webb (JWST ou Webb) a déjà repéré des objets étonnants au cours de sa première année d’exploitation scientifique, mais si une nouvelle étude se confirme, il pourrait s’agir de l’une des plus importantes découvertes de tous les temps. Une équipe d’astrophysiciens propose que trois objets ”brillants” détectés par le télescope Webb dans les profondeurs de l’univers soient les premières « étoiles noires » candidates, des objets célestes hypothétiques alimentés par l’annihilation de la matière noire.
La puissance sans précédent du télescope Webb permet aux astronomes de regarder plus loin dans l’espace et dans le temps qu’aucun autre télescope auparavant, mais ce faisant, il ne cesse de découvrir des choses qui perturbent notre idée du cosmos. Par exemple, il ne cesse de repérer des galaxies qui semblent trop avancées pour leur âge, ayant grandi trop vite depuis le Big Bang. Que les galaxies croissent plus vite que nous ne le pensions ou que l’univers soit beaucoup plus vieux que nous ne l’estimons, il semble que quelque chose dans nos modèles doive être modifié.
Dans une nouvelle étude (lien plus bas), des astrophysiciens proposent une alternative : peut-être que certains des objets que nous observons dans l’univers primitif ne sont pas du tout des galaxies, mais des « étoiles noires ». Plus qu’un oxymore ou un film de science-fiction culte des années 70, une étoile noire est un objet hypothétique qui ne brille pas grâce à la fusion nucléaire comme les étoiles normales, mais qui génère de la chaleur à partir de particules de matière noire qui s’annihilent entre elles au cœur de l’étoile.
Si elles existent, les étoiles noires seraient beaucoup plus grandes que les étoiles normales : elles auraient la masse de 10 millions de soleils et émettraient la luminosité de 10 milliards d’étoiles, mais pas dans la lumière visible, dans l’infrarouge. Elles seraient également 10 000 fois plus larges, ce qui signifie que si le Soleil était une étoile noire, il remplirait tout le système solaire, sa surface extérieure se situant quelque part près de l’orbite de Pluton.
Les modèles suggèrent que les étoiles noires devraient être probables dans l’univers primitif et qu’elles pourraient même contribuer à expliquer le mystère de la présence d’un si grand nombre de grandes galaxies dans l’univers naissant. Une fois le « carburant » de matière noire épuisé, la matière ordinaire qui constitue la majeure partie de l’étoile s’effondre en un trou noir, ce qui pourrait donner naissance à des trous noirs supermassifs. Cela pourrait accélérer le processus de formation des galaxies. D’autres galaxies « trop précoces » pourraient n’être que des étoiles noires, puisqu’elles se ressemblent à cette distance.
Les astronomes qui ont participé à cette nouvelle étude ont identifié les trois premières étoiles noires candidates dans les données de Webb. Trois objets brillants, désignés JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 et JADES-GS-z11-0, ont été découverts par Webb en décembre 2022 et considérés comme des galaxies, mais l’analyse spectroscopique indique qu’ils possèdent certaines des propriétés attendues des étoiles noires.
Images du télescope James Webb des trois objets (JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 et JADES-GS-z11-0) qui pourraient être les premières étoiles noires candidates connues. (NASA/ ESA)
Bien entendu, aussi fascinante que soit l’idée, cette étude est extrêmement spéculative. Non seulement nous ne savons pas si les étoiles noires existent, mais nous ne savons pas non plus s’il existe de la matière noire pour les alimenter. Même dans ce cas, la matière noire devrait exister sous une forme spécifique parmi plusieurs formes proposées. Le rasoir d’Occam ne joue pas en notre faveur.
Selon Katherine Freese, coauteure de l’étude :
Il est plus probable que quelque chose dans le modèle standard ait besoin d’être ajusté, car proposer quelque chose d’entièrement nouveau, comme nous l’avons fait, est toujours moins probable. Mais si certains de ces objets qui ressemblent aux premières galaxies sont en fait des étoiles noires, les simulations de la formation des galaxies s’accordent mieux avec les observations.
Heureusement, comme toute bonne hypothèse, ces étoiles noires peuvent être testées. Les futures observations de Webb pourraient permettre d’étudier certaines propriétés, notamment l’assombrissement ou l’excès d’intensité de la lumière dans certaines bandes de fréquence, ce qui pourrait aider à identifier ces objets.
L’étude publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences : Supermassive Dark Star candidates seen by JWST et présentée sur le site de l’Université du Texas à Austin : James Webb Telescope Catches Glimpse of Possible First-Ever ‘Dark Stars’.