Mille milliards de soleils réunis dans un seul point de lumière, à une époque où le cosmos venait à peine d’allumer ses toutes premières étoiles. Voilà ce que le télescope spatial européen Euclid a débusqué au fin fond de l’univers. Le problème, c’est que cet objet n’aurait jamais dû se trouver là, si tôt, aussi énorme.
Trente et un phares venus de l’aube du monde
L’Agence spatiale européenne a annoncé le 6 juillet la découverte des 31 quasars les plus anciens jamais catalogués. Deux d’entre eux battent tous les records connus : leur lumière a été émise quand l’univers n’avait que 670 millions d’années, soit 5 % de son âge actuel. Douze autres remontent aux premiers 770 millions d’années. Pour situer, il a fallu près de 13 milliards d’années à cette lueur pour traverser l’espace et atterrir sur les capteurs du télescope. On regarde donc un cliché du passé le plus lointain que l’humanité ait jamais photographié.
Les astronomes mesurent cette ancienneté par un chiffre, le décalage vers le rouge, qui grimpe à 7,77 pour le champion. Plus il est élevé, plus l’objet est loin et vieux. Jusqu’ici, franchir la barre des 7 relevait de l’exploit. Euclid vient de la pulvériser, et les résultats sont détaillés dans la revue scientifique Astronomy & Astrophysics.
Un trou noir qui éclipse sa galaxie
Un quasar, ce n’est pas une étoile. C’est le cœur affamé d’une galaxie, un trou noir supermassif en train d’engloutir des quantités colossales de gaz et de poussière. Avant de disparaître pour de bon, cette matière tourbillonne autour du gouffre à une vitesse folle. Le frottement et la gravité la chauffent à des millions de degrés, et elle se met à rayonner une énergie démente. Résultat : ce point unique brille davantage que la totalité des étoiles de sa galaxie réunies.
Cette luminosité extrême est justement ce qui rend ces objets détectables à des milliards d’années-lumière. Mais à ces distances records, leur lumière arrive si affaiblie qu’elle se confond avec celle des étoiles ordinaires. Les repérer dans le fouillis du ciel tient de l’aiguille dans une botte de foin cosmique. Il a fallu la vision panoramique d’Euclid, qui balaie de larges pans du ciel d’un coup, pour les débusquer.
Trop gros, trop tôt : l’équation qui coince
Voilà où l’affaire dérape. Ces quasars primordiaux abritent des trous noirs pesant des centaines de millions, parfois un milliard de fois la masse du Soleil. Or à 670 millions d’années, le jeune univers avait à peine eu le temps de former ses premières générations d’étoiles. Comment un monstre pareil a-t-il pu grossir aussi vite ? Selon les modèles classiques de la physique, le compte n’y est pas. Le processus demande normalement bien plus de temps. Un ordre de grandeur donne le vertige : le trou noir tapi au centre de notre Voie lactée, Sagittarius A*, pèse environ quatre millions de soleils. Certains de ces quasars primitifs sont déjà 250 fois plus lourds, alors qu’ils ont disposé d’une fraction minuscule du temps pour se gaver.
Deux pistes s’affrontent chez les théoriciens. La première imagine des « graines légères », des trous noirs nés de l’effondrement des toutes premières étoiles, qui auraient ensuite avalé de la matière à un rythme frénétique, presque au maximum de ce que la physique autorise. La seconde parie sur des « graines lourdes » : d’immenses nuages de gaz se seraient effondrés directement en trous noirs déjà massifs, sautant l’étape de l’étoile. Les objets d’Euclid ne tranchent pas encore le débat, mais ils le relancent de plus belle en fournissant des cas bien réels à expliquer.
Douze en un an, contre dix en dix ans
La vraie rupture tient au rythme. Pendant une décennie, confirmer un seul quasar aussi ancien mobilisait plusieurs télescopes du monde entier et des mois de vérifications. Le bilan cumulé de tous ces efforts plafonnait autour d’une dizaine d’objets. Euclid, lui, en a validé douze issus de l’univers primitif dès sa première année d’observations scientifiques. La chasse artisanale laisse place à une production industrielle.
« Ces premiers quasars remontent à l’enfance de l’univers », résume Daming Yang, doctorant à l’université de Leyde, aux Pays-Bas, et auteur principal de l’étude. Derrière lui, une collaboration internationale passe désormais au crible les milliards de galaxies photographiées par le télescope pour y traquer d’autres pépites du même acabit.
La France en première ligne de la moisson
Derrière la bannière européenne se cache une lourde contribution tricolore. La France est le premier pays contributeur de la mission et pilote le consortium scientifique, avec plus de 40 laboratoires mobilisés, selon le Centre national d’études spatiales (CNES). Le segment sol, qui digère le flot d’images, est copiloté par Pierre Casenove au CNES et par le chercheur Hervé Aussel, du laboratoire AIM rattaché au CEA et au CNRS. Une partie du calcul repose même sur les serveurs de l’IN2P3, l’institut français de physique des particules.
Ironie de l’histoire, débusquer des trous noirs géants n’était pas la mission d’Euclid. Lancé en 2023, le télescope a un objectif bien plus vaste : cartographier des milliards de galaxies pour percer le mystère de l’énergie noire, cette force invisible qui accélère l’expansion du cosmos. Les quasars primordiaux sont un bonus tombé dans ses filets. La NASA, partenaire du projet, confirme d’ailleurs que ces données prépareront le terrain à son futur télescope Nancy Grace Roman, taillé lui aussi pour sonder l’univers sombre.
Euclid n’en est qu’au début. Son grand relevé du ciel doit se poursuivre plusieurs années et couvrir un tiers de la voûte céleste. Les astronomes comptent maintenant braquer d’autres instruments, à commencer par le télescope James Webb, sur ces quasars pour peser précisément leurs trous noirs. C’est en confrontant ces mesures aux modèles que la question la plus dérangeante trouvera peut-être sa réponse : qui, du premier astre ou du premier trou noir, a réellement allumé la lumière dans l’univers.
