Le télescope spatial James Webb a repéré dans l'Univers primordial des objets rouges minuscules mais anormalement brillants. Leur lumière dépasse de plusieurs centaines de fois ce que l'on attendrait de galaxies ordinaires de cette époque. À l'intérieur se cachent probablement des trous noirs d'une masse de plusieurs milliards de soleils — sauf qu'ils n'auraient pas eu le temps de croître progressivement depuis le Big Bang.
Une nouvelle étude propose une solution à cette énigme : ces trous noirs n'ont pas grandi, ils sont nés géants. Ils proviendraient de la matière noire — cette substance invisible qui imprègne le cosmos. Dans l'Univers primordial, une transition de phase s'est produite, comme dans une casserole de gelée qui prend : presque toute la matière s'est solidifiée instantanément, mais par endroits subsistaient des poches liquides. Ces bulles rares se sont effondrées sous leur propre poids, engendrant des trous noirs supermassifs sans longue phase de croissance.
Le même processus aurait dû créer des ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps — de très basse fréquence. Chacune de ces ondes est plus longue que notre Galaxie et fait se contracter et s'étirer la Terre de quelques fractions de proton. On peut les détecter en observant les pulsars : ces étoiles mortes tournent avec la précision d'horloges atomiques, et le moindre dérèglement de leur rythme trahirait le passage d'une onde gravitationnelle. Si ce signal est trouvé, l'hypothèse recevrait une confirmation irréfutable.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.01304
JWST has revealed an abundant population of compact, low-metallicity "Little Red Dots" (LRDs) at high redshift, challenging conventional scenarios in which supermassive black holes (SMBHs) grow from stellar-mass seeds. We consider a scenario in which the SMBHs are instead supermassive primordial black holes (SMPBHs), formed directly in a decoupled, subdominant dark sector undergoing a first-order phase transition. Unlike conventional stochastic phase transitions, our mechanism is based on the catalysis by domain walls (DWs): most of the Universe completes the transition rapidly, while rare long-lived false-vacuum domains survive because of DW statistics and collapse into PBHs. This mechanism naturally yields SMPBH seeds with masses up to $$M_{\rm PBH}\sim \mathcal{O}(10^{10}) M_\odot$$, whose abundance can account for the observed LRD population. It also avoids the usual tensions with phase transition completion, $$\Delta N_{\rm eff}$$, and large curvature perturbations. The dark phase transition simultaneously generates an ultra-low-frequency stochastic gravitational-wave background peaking near the pulsar-timing-array range, providing a test of this dark-sector origin of LRDs.
Selon les calculs des auteurs, les trous noirs primordiaux dans les points rouges pourraient avoir une masse allant jusqu'à dix milliards de soleils — presque autant que toute la Voie lactée !