Little red dots de Webb : des trous noirs jeunes dans un cocon de gaz

Les little red dots, ces points rouges qui intriguent les astronomes depuis les premières images du télescope spatial James Webb, ressemblent de plus en plus à des trous noirs supermassifs jeunes, enveloppés dans un cocon de gaz dense. L’étude qui a donné corps à cette idée, menée par l’université de Copenhague, a paru dans Nature le 14 janvier 2026. Plusieurs observations publiées depuis l’ont renforcée, sans pour autant clore le débat.

Ils parsèment pourtant les clichés de Webb depuis 2022.

Le terme a été forgé par l’équipe de l’astronome Matthee, qui y voyait en 2024 des « bébés quasars ». Ces objets sont très courants dans les images profondes du télescope, et leur teinte écarlate les fait repérer au premier regard.

Un casse-tête vieux de quatre ans

Compacts, rouges, nombreux dans l’Univers lointain : les little red dots ont déconcerté dès leur apparition. Ils disparaissent des images environ deux milliards d’années après le Big Bang, aussi mystérieusement qu’ils étaient apparus. Leur lumière mêle des traits de galaxies et de trous noirs supermassifs, sans coller tout à fait à l’une ou l’autre catégorie. Et qu’ils soient des trous noirs ou des galaxies, ils paraissent trop massifs pour s’être formés aussi tôt.

Deux explications s’affrontaient : des trous noirs supermassifs, ou une formation d’étoiles d’une intensité inhabituelle. La première se heurtait à un obstacle de taille, puisque ces objets n’émettent presque ni rayons X ni ondes radio, contrairement aux trous noirs connus.

L’équipe danoise a repris les spectres de meilleure qualité enregistrés par Webb, c’est-à-dire la lumière décomposée en couleurs. Dans la plupart des objets, les raies de l’hydrogène et de l’hélium sont élargies par la diffusion sur des électrons, autour d’un cœur étroit qui trahit la vitesse réelle du gaz. Ce motif exige une densité d’électrons très élevée et des dimensions minuscules, de l’ordre du jour-lumière, que seule l’accrétion d’un trou noir supermassif permet d’expliquer.

Un cocon qui sert de carburant et de projecteur

Le gaz qui tombe vers un trou noir forme un disque, où la compression le porte à des millions de degrés. Seule une petite fraction franchit l’horizon, la majeure partie étant rejetée par les pôles. Dans les little red dots, un cocon de gaz ionisé entoure ce moteur et filtre son rayonnement, ce qui produit le rouge capté par les caméras infrarouges de Webb. Pour le professeur Darach Watson, ce même cocon fournit le carburant d’une croissance très rapide.

La révision la plus spectaculaire concerne la masse. Les raies étroites ramènent ces trous noirs à 10⁵ à 10⁷ masses solaires, soit environ cent fois moins que les premières estimations. Au sommet de cette fourchette, un objet pèse dix millions de Soleils pour une largeur d’environ dix millions de kilomètres, soit sept fois le diamètre de notre étoile.

L’enjeu dépasse ces points rouges : des trous noirs supermassifs comme celui du centre de la Voie lactée ont dû grandir très vite durant le premier milliard d’années de l’Univers, et un cocon qui nourrit un trou noir encore modeste offrirait un mécanisme crédible. Selon les auteurs danois, Webb surprend ces objets en pleine poussée de croissance, à un stade jamais observé.

Deux objets servent de pièces à conviction

Le premier s’appelle GLIMPSE-17775, observé tel qu’il était 1,8 milliard d’années après le Big Bang. Webb l’a capturé sans le viser : le télescope étudiait l’amas de galaxies Abell S1063 pour une tout autre raison, et le point rouge se trouvait derrière. Le spectre obtenu, le plus profond jamais enregistré pour un little red dot, contient plus de quarante raies. Plusieurs indices indépendants convergent vers le scénario dit BH*, pour « black hole star ».

Le spectre révèle une « forêt de fer », attendue autour d’un trou noir qui se nourrit à grande vitesse. S’y ajoutent des signes de fluorescence et d’absorption par l’hélium, typiques d’une enveloppe épaisse.

Un cocon aussi dense absorbe les rayons X, ce qui explique leur absence.

Le second objet, MoM-BH*-1, a été présenté dans Nature le 12 août 2026 par des équipes de l’ISTA, en Autriche, et du MIT. Observé 660 millions d’années après le Big Bang, il affiche une chute de lumière de 7,7 fois au niveau de la cassure de Balmer, contre environ 2,6 pour l’étoile Véga. Les chercheurs y voient un trou noir de 100 000 masses solaires, entouré d’une enveloppe de gaz qui ressemble à une étoile de la taille du système solaire.

Ce qui reste à trancher

Le débat n’est pas clos pour autant : en septembre, Quanta Magazine décrivait des astronomes toujours en désaccord sur la nature exacte de ces objets. Dans le modèle de la « black hole star », la surface gazeuse brille comme celle d’une étoile d’environ 5 000 kelvins, avec la cassure de Balmer observée, tandis que le cocon bloque les rayons X et limite les variations de luminosité.

Côté théorie, des simulations sur le supercalculateur ATERUI III, annoncées le 17 septembre 2026, reproduisent des objets proches des little red dots. Un rayonnement intense aurait favorisé des graines de trous noirs inhabituellement massives, que le gaz dense aurait nourries des dizaines de fois plus vite que ce que permettent les trous noirs actuels. D’après l’équipe, aucune hypothèse exotique n’est nécessaire.

Un modèle de juin prédit une population bien plus vaste, sous le seuil de détection.

Reste à expliquer pourquoi ces objets s’effacent des images environ deux milliards d’années après le Big Bang. Deux pistes dominent : une croissance brève qui épuise l’objet, ou un trou noir qui finit par dégager son gaz et se mue en noyau actif de galaxie plus ordinaire.

Sources : space.com | quantamagazine.org