Au départ, il y a 13 milliards d'années, les futurs trous noirs supermassifs étaient de minuscules « embryons ». Leur masse allait de cent à cent mille soleils. C'est l'écart entre un nuage et un éléphant. Le télescope James Webb les a aperçus des centaines de millions d'années après le Big Bang et a été surpris : les trous se sont révélés des dizaines de fois plus massifs que ce que l'on pourrait attendre compte tenu de la taille des galaxies.
Le groupe de Sophie Koudmani a testé deux hypothèses dans des simulations informatiques. Soit les embryons naissaient déjà lourds. Soit les trous légers « lâchaient les freins » par moments et absorbaient le gaz des dizaines de fois plus vite que la normale. Cette limite, appelée barrière d'Eddington (la vitesse maximale de « gavage »), est bien connue : lorsqu'un trou « mange » trop vite, le rayonnement gonfle le gaz qui tombe. Mais dans l'Univers primordial, le gaz dense est si abondant que la barrière peut être franchie.
Bilan : pour atteindre des milliards de masses solaires en quelques centaines de millions d'années, un trou noir n'a pas besoin de naître géant. Il lui suffit de savoir « se gaver » aux moments opportuns. Et le télescope ne capture que l'emballage final des leaders. Les coureurs légers sont restés dans l'ombre.
Les douze simulations AESOPICA couvrent une gamme d'embryons allant de 100 à 100 000 masses solaires : si on les imagine comme des athlètes, le plus léger pèse comme un chaton et le plus lourd comme un éléphant adulte, et tous deux courent un marathon de 13 milliards d'années.