À la recherche de l’étoile noire (la vraie)

Dans les quelques premières centaines de milliers d’années après le Big Bang, l’Univers n’était pas tel qu’on le connaît aujourd’hui. Les modèles prédisent que les éléments lourds n’existaient pas encore et que la matière noire était extrêmement dense. Dans cette ambiance particulière, les étoiles devaient forcément être très différentes, et c’est ainsi qu’est née la théorie de l’étoile noire.

Cet astre hypothétique évoquant tout un univers de science-fiction pourrait être détecté avec nos technologies modernes, assure une nouvelle étude parue dans la revue PNAS le 30 septembre 2025. Les auteurs issus de plusieurs universités américaines disent avoir recueilli les données du spectromètre du télescope spatial James Webb, le NIRSpec, ce qui leur aurait permis de découvrir trois candidates qui pourraient être des étoiles noires.

Une étoile sans fusion, mais avec de la matière noire

Mais avant de rentrer dans les détails, une petite définition. Une étoile noire serait un astre formé par un nuage d’hydrogène et d’hélium mesurant jusqu’à 30 milliards de kilomètres de diamètre. L’ensemble évoquant davantage un nuage serait si diffus que les éléments ne seraient pas compactés au centre, empêchant ainsi toute fusion nucléaire telle qu’on la connaît dans nos étoiles actuelles.

En revanche, dans cette configuration, les atomes de matière visible entrent en collision avec ceux de matière noire, extrêmement abondante aux débuts de l’Univers. Cela provoque une annihilation de la matière et dégage de la chaleur. La base de l’énergie de l’étoile serait donc la matière noire, d’où son nom.

Mais puisque la matière noire nous demeure encore invisible aujourd’hui, comment faire pour mettre la main dessus ? D’après les auteurs, les étoiles noires émettent également un rayonnement semblable à celui des proto-galaxies et des nuages d’hydrogène moléculaire. Ils ont donc examiné en détail les données issus du spectromètre NIRSpec qui recherche les objets les plus lointains de notre Univers et ont trouvé quelques signaux étranges.

Après un premier tri, trois sources d’énergies ont été identifiées compatibles avec le signal d’une étoile noire. Les chercheurs ont donc voulu analyser le spectre de ces potentielles étoiles et ont découvert que l’une d’entre elles contenait des traces de métaux, ce qui l’exclut du processus. Mais de nouvelles recherches ont permis de trouver une nouvelle candidate, et il y a désormais trois sources possibles pour être des étoiles noires.

Une explication plausible, mais pleine d’incertitudes

À ce stade, rien n’est certain, car les objets étudiés sont si lointains qu’ils sont à la limite des capacités du James Webb. Mais la présence d’étoiles noires aiderait à expliquer quelques anomalies détectées auparavant. Tout d’abord, certaines galaxies émettent de grandes quantités de gaz formant les éléments nécessaires à la formation d’étoiles. Les simulations indiquent que ce taux élevé serait plus compatible avec la présence d’étoiles noires supermassives plutôt que celle d’une galaxie primitive.

De plus, cette région de l’Univers semble être peuplée de nombreux trous noirs supermassifs dont la présence reste inexpliquée. L’hypothèse des chercheurs est que lorsque les étoiles noires arrivent au bout de leur réserve de matière noire, elles s’effondrent, formant ces astres extrêmement massifs.

Les étoiles noires seraient donc une conclusion plausible aux mystères entourant l’Univers lointain, mais l’hypothèse demeure très fragile faute d’observations plus précises. Les chercheurs espèrent que le futur télescope spatial Nancy-Grace-Roman, dont le lancement est prévu pour 2027, pourra aider à y voir plus clair.

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