Le télescope spatial James Webb (JWST) a été conçu pour scruter les époques les plus reculées de l'Univers, quand les premières étoiles s'affairaient à ioniser l'hydrogène et à se rendre généralement utiles. Ce qu'il a réellement trouvé, c'est un tas de « petits points rouges » – qui, après quelques chamailleries académiques, se sont révélés être des trous noirs supermassifs primitifs. Maintenant, la lentille gravitationnelle a révélé que l'un de ces points, Abell 2744−QSO1, est fondamentalement un trou noir sans grande galaxie pour l'appeler chez lui.

QSO1 apparaît sous forme de trois images grâce à la lentille gravitationnelle d'un amas de galaxies au premier plan, et nous le voyons tel qu'il était seulement 700 millions d'années après le Big Bang. Des études précédentes ont noté que les trois images diffèrent dans les détails, suggérant que les émissions du trou noir varient à mesure qu'il se nourrit de différentes quantités de matière au fil du temps. Sa luminosité laissait présager une masse de trou noir supérieure à 10 millions de soleils, et l'analyse spectrale du mois dernier a montré principalement de l'hydrogène – ce qui signifie que très peu d'étoiles s'étaient formées autour de lui.

La grande question était de savoir si la relation entre la masse du trou noir et la luminosité, calibrée dans l'Univers moderne, tient pour ces objets anciens. Une grande équipe internationale a utilisé le grossissement par lentille pour construire une image détaillée de l'environnement de QSO1, mesurant les émissions lumineuses et les vitesses des gaz via l'hydrogène décalé vers le rouge et le bleu. Leurs modèles ont systématiquement favorisé une source ponctuelle centrale massive avec de la matière en rotation, plutôt qu'un amas d'étoiles comme celui de la Voie lactée. La masse du trou noir est ressortie à environ 50 millions de masses solaires, cohérente avec les estimations précédentes, suggérant que la relation luminosité-masse n'a pas changé en 13 milliards d'années.

Quant aux étoiles, il y en avait à peine. La limite supérieure de la masse stellaire est de 20 millions de masses solaires – moins de la moitié de la masse du trou noir. Plus des deux tiers de la masse de QSO1 se trouvent dans le trou noir, ce qui en fait « le trou noir massif le plus « nu » jamais trouvé », selon l'équipe. L'article se demande ensuite comment ce trou noir est devenu si gros si vite. Trois théories existent : les trous noirs primordiaux du Big Bang, l'effondrement direct de nuages de gaz en sautant la formation d'étoiles, ou les fusions incontrôlées de trous noirs dans des amas d'étoiles denses. Le manque d'étoiles exclut l'option trois. Les deux autres sont purement théoriques, l'effondrement direct nécessitant plus de rayonnement UV et de masse que ce qui est observé, favorisant peut-être les trous noirs primordiaux qui ont décuplé en 700 millions d'années via des fusions.

Tout cela donne lieu à une discussion intéressante qui restera sans réponse jusqu'à ce que nous trouvions plus de trous noirs supermassifs nus. Parce que bien sûr, c'est comme ça.