Comment mesurer la masse d’un objet qui n’émet aucune lumière, dans une galaxie située aux trois quarts de l’univers observable ? Une équipe internationale vient de réussir cette prouesse : grâce au télescope James Webb et à une loupe cosmique naturelle, les astronomes ont « pesé » un trou noir supermassif totalement dormant, niché au cœur de la galaxie MRG-M0138. Verdict : 6 milliards de masses solaires, observées à une époque où l’univers n’avait que 3 milliards d’années. Un record de distance pulvérisé — quinze fois plus loin que la précédente mesure du genre.
Les trous noirs actifs sont, paradoxalement, faciles à repérer. Lorsqu’ils engloutissent de la matière, celle-ci s’échauffe à des températures extrêmes et rayonne intensément avant de franchir l’horizon — c’est ce qui rend les quasars visibles à des milliards d’années-lumière. Mais lorsqu’un trou noir a fini de se nourrir, il devient totalement invisible. Plus de disque lumineux, plus de jets, plus de signal : un géant endormi dans le noir absolu.
C’est précisément ce type d’objet qu’une équipe internationale, menée par Andrew Newman (Carnegie Science, Pasadena) avec la participation du professeur Richard Ellis (University College London), vient de détecter et de mesurer pour la première fois dans l’univers primitif. L’étude, publiée le 4 juin 2026 dans la prestigieuse revue Science, établit un record qui change la donne : le trou noir dormant le plus lointain jamais « pesé », à plus de 10 milliards d’années-lumière de la Terre.
MRG-M0138 : une galaxie morte, un trou noir endormi
L’objet en question se cache au centre d’une galaxie baptisée MRG-M0138, que le James Webb observe telle qu’elle était lorsque l’univers n’avait qu’environ 3 milliards d’années — soit un quart de son âge actuel. La masse mesurée du trou noir donne le vertige : 6 milliards de fois celle du Soleil. À titre de comparaison, Sagittarius A*, le trou noir central de notre Voie lactée, ne pèse « que » 4,3 millions de masses solaires. Le géant de MRG-M0138 est donc près de 1 400 fois plus massif que le nôtre.
Détail remarquable : ce n’est pas seulement le trou noir qui dort. La galaxie entière est éteinte. Les analyses montrent que MRG-M0138 ne forme plus de nouvelles étoiles depuis longtemps — un état que les astronomes appellent « quiescent ». Selon l’équipe, ce double sommeil n’est probablement pas une coïncidence : dans son passé, le trou noir aurait traversé une phase d’accrétion frénétique, brillant alors comme un quasar au cœur d’un noyau actif de galaxie. Cette activité aurait soufflé ou chauffé le gaz environnant, privant la galaxie du carburant nécessaire à la formation stellaire — avant que le trou noir lui-même, faute de matière à avaler, ne s’éteigne à son tour.
Andrew Newman résume joliment l’intérêt de ces objets : ce sont « comme des cendres que l’on peut étudier pour comprendre ce qui a éteint le feu ».
Comment pèse-t-on l’invisible ?
C’est la question méthodologique qui fait toute la valeur de cette publication. La technique utilisée, dite de dynamique stellaire, est connue de longue date : un trou noir invisible trahit sa présence par sa gravité, qui accélère les étoiles évoluant à proximité. En mesurant précisément les vitesses de ces étoiles, on peut remonter à la masse de l’objet central qui les fait tourner.
C’est exactement cette approche — appliquée aux orbites d’étoiles individuelles autour de Sagittarius A* — qui avait valu le prix Nobel de physique 2020 à Reinhard Genzel et Andrea Ghez. Mais jusqu’ici, la méthode se heurtait à un mur : la résolution des télescopes. Mesurer les mouvements d’étoiles au cœur d’une galaxie exige de distinguer des détails extrêmement fins, ce qui limitait la technique aux galaxies relativement proches. Le record précédent plafonnait à environ 700 millions d’années-lumière.
Pour aller quinze fois plus loin, l’équipe a combiné deux atouts :
- La sensibilité du James Webb, et en particulier de son spectrographe NIRSpec en mode « champ intégral » (IFS), capable de mesurer la vitesse des étoiles dans chaque portion de l’image de la galaxie ;
- Une lentille gravitationnelle naturelle : par chance cosmique, un amas massif de galaxies se trouve exactement entre nous et MRG-M0138. Sa gravité courbe les rayons lumineux de la galaxie d’arrière-plan, l’amplifiant et la démultipliant en quatre images distinctes. L’équipe a travaillé sur l’image la plus agrandie — un effet de loupe gratuit, offert par la relativité générale.
« En combinant les données du JWST avec la lentille gravitationnelle, nous avons pu scruter l’intérieur de la sphère d’influence du trou noir, là où sa gravité accélère les vitesses des étoiles », explique Andrew Newman. « C’est l’une des meilleures techniques dont nous disposons pour peser un trou noir. »
Pourquoi c’est important : le recensement des géants
Au-delà de la prouesse technique, cette mesure ouvre un champ d’investigation entier. Dans l’univers local, les astronomes ont établi une relation étroite entre la masse des galaxies et celle de leur trou noir central — comme si les deux grandissaient ensemble, dans une coévolution encore mal comprise. Mais pour vérifier si cette relation existait déjà dans l’univers jeune, il faut pouvoir peser des trous noirs lointains de toutes sortes : les actifs (faciles, ils brillent) et les dormants (jusqu’ici hors de portée).
C’est ce verrou qui vient de sauter. Comme le souligne le professeur Richard Ellis : « En démontrant la faisabilité de cette technique pour les galaxies de l’univers primitif, nous pouvons désormais entreprendre un recensement plus complet de la façon dont les trous noirs se développent au fil du temps, et déduire leur rôle dans l’évolution des galaxies. »
Ce résultat fait d’ailleurs écho à une autre découverte récente du James Webb que nous avons couverte : le trou noir Abell 2744-QSO1, observé 700 millions d’années après le Big Bang dans une galaxie quasi vide, et plus massif que toutes les étoiles qui l’entourent. Les deux objets racontent la même énigme sous deux angles différents : les trous noirs supermassifs de l’univers jeune semblent avoir grandi plus vite, plus tôt et plus massivement que les modèles classiques ne le prévoyaient. Chaque nouvelle mesure — active ou dormante — ajoute une pièce au puzzle.
La suite : Euclid, Roman et le Géant Magellan en renfort
L’équipe ne compte pas s’arrêter là. Elle analyse déjà des données JWST sur d’autres galaxies similaires, à la recherche notamment de traces de gaz expulsé par des trous noirs plus actifs que celui de MRG-M0138 — les empreintes du mécanisme qui éteint les galaxies.
Et les renforts arrivent. Le satellite européen Euclid et le futur télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA vont découvrir dans les années à venir bien plus de lentilles gravitationnelles que celles connues aujourd’hui — donc bien plus de loupes cosmiques exploitables. Au sol, le Giant Magellan Telescope, en construction à l’observatoire de Las Campanas au Chili, apportera une résolution complémentaire. De quoi transformer cette première mesure isolée en véritable programme de recensement des géants endormis.
Il y a quelque chose de vertigineux dans cette idée : partout dans l’univers profond sommeillent des trous noirs colossaux, invisibles dans toutes les longueurs d’onde, indétectables par essence. Et pourtant, grâce à un télescope à 1,5 million de kilomètres de la Terre et à des loupes naturelles de la taille d’amas de galaxies, nous commençons à les compter — et à les peser, un par un.
Sources : Newman, A. et al. (2026), publication dans Science (4 juin 2026) ; communiqués officiels de Carnegie Science et University College London (UCL) ; Phys.org, Space.com, Live Science, Universe Today, EurekAlert. Citations d’Andrew Newman et Richard Ellis traduites des communiqués officiels. Crédits image : NASA / JWST ; illustration Navid Marvi / Carnegie Science.
Laisser un commentaire