Le rideau de gaz des « petites points rouges » : pourquoi il est si fréquent dans l'Univers primordial ✛
Quarante étincelles rougeâtres figées sur les images du James Webb. Le télescope les a repérées au plus profond du cosmos, à des distances où l'Univers avait moins de deux milliards d'années. Ces objets sont des noyaux actifs de galaxies, mais très compacts et inhabituellement rouges. À cause de leur couleur, on les a surnommés « petites points rouges » (LRD).
Lorsque les astronomes ont décomposé la lumière de ces points en spectre, une surprise les attendait. Chez 14 des 40, des creux sombres sont apparus dans les raies de l'hydrogène – des signes qu'un nuage de gaz froid se trouve devant le noyau brillant. Une telle absorption de Balmer est rare pour les noyaux actifs. Dans l'Univers proche, on la trouve chez un objet sur deux mille cinq cents. Ici, c'est 35 %.
Le gaz n'est pas immobile. D'après le décalage des raies vers le bleu, on voit que presque tous ces nuages (12 sur 14) foncent vers nous – ils s'échappent du trou noir. Les vitesses sont modestes : de −375 à +100 km/s. Mais cela semble modeste. Si on compare avec la piège gravitationnelle que tend le trou noir, la différence avec les noyaux actifs proches s'estompe. Le rideau ondule aussi vite par rapport à ses « hôtes », simplement les trous noirs de l'Univers primordial sont plus petits et plus faibles.
Pourquoi ce rideau est-il si important ? Il n'explique pas seulement le continuum rouge – cette teinte inhabituelle des LRD. Le gaz dense retravaille le rayonnement du noyau, le rendant plus rouge. Mais surtout, il raconte la vie des trous noirs supermassifs à l'époque de leur croissance rapide. Le modèle de pression de radiation montre que, dans des conditions typiques, ces nuages restent liés au trou noir. Ils s'échappent vers l'extérieur, mais la force du rayonnement ne suffit pas à les arracher à la gravitation. Le rideau claque au vent – mais ne s'envole pas.
Quarante étincelles rouges sur l'image ne sont pas de simples points. Ce sont les abords de trous noirs, où une tente dense d'hydrogène tantôt s'entrouvre, tantôt se referme. En observant son frémissement, les astronomes apprennent à lire l'histoire de la croissance des premiers géants. Pour l'instant, une chose est claire : dans l'Univers primordial, de tels rideaux étaient la règle, pas l'exception.
Le terme « petites points rouges » vient de la ressemblance visuelle de ces objets sur les images du JWST : ils apparaissent comme des sources ponctuelles rougeâtres, alors qu'il s'agit en réalité de galaxies entières avec un noyau actif.