Le quasar W2246–0526 est un phare allumé alors que l'Univers n'avait que 1,3 milliard d'années. Sa lumière nous parvient après 12,8 milliards d'années de voyage, mais même à cette distance, les astronomes ont aperçu ce qui échappait depuis des décennies : l'ombre gravitationnelle d'un trou noir. Ici, l'ombre n'est pas une métaphore, mais une image précise : un trou noir de 6,3 milliards de masses solaires courbe l'espace au point que le gaz au centre de la galaxie s'agite plus vite, comme aspiré par un entonnoir invisible.

Pour voir cet entonnoir, le télescope ALMA a décomposé la lumière du quasar en anneaux elliptiques. Dans chaque anneau, les astronomes ont mesuré l'étalement des vitesses du gaz, ce qu'ils appellent la dispersion des vitesses. En périphérie, le gaz s'écoule calmement : 186 kilomètres par seconde. En se rapprochant du centre, la dispersion grimpe à 300 kilomètres par seconde. Ce profil est l'empreinte de la gravité du trou noir, qui domine une région de 2300 années-lumière de diamètre. C'est sa sphère d'influence, et pour la première fois, elle est résolue à une distance aussi prodigieuse.

Jusqu'ici, les masses dynamiques de trous noirs à des décalages vers le rouge supérieurs à deux n'avaient jamais été mesurées. Dans les quasars non obscurcis, le rayonnement X détruisait la raie [C ii], principal indicateur du mouvement du gaz, et la sphère d'influence n'était pas résolue. W2246–0526 s'est révélé une cible idéale : une épaisse enveloppe de poussière bloque les rayons X, préservant la raie du carbone. La modélisation a montré que la masse du trou noir est de 6,3±0,14×10⁹ M☉, et celle de la galaxie dans un rayon de 1,31+0,34−0,39×10¹⁰ M☉. Le rapport d'Eddington de 1,58±0,04 indique que le trou noir engloutit de la matière plus vite que la limite que la pression de radiation semblerait imposer.

Ce résultat n'est pas qu'un record. Il ouvre la voie à une vérification statistique des méthodes empiriques d'estimation des masses dans l'Univers primordial. L'accord entre la masse dynamique et l'estimation par la raie Mg II confirme que les calibrations fonctionnent pour les quasars hyperlumineux. Désormais, les astronomes peuvent cibler un échantillon de quasars obscurcis et rassembler des statistiques qui montreront si les trous noirs de l'Univers primordial sont réellement surmassifs par rapport à leurs galaxies. La réponse à cette question bouleversera notre compréhension de la coévolution des galaxies et des trous noirs.