Leur lumière a mis près de 13 milliards d’années à nous parvenir. Quand elle est partie, l’univers sortait tout juste de l’enfance. Le télescope européen Euclid vient d’y débusquer 31 quasars restés cachés, dont les deux plus anciens jamais observés.
Quand un trou noir éclipse sa galaxie
Un quasar, ce n’est pas une étoile. C’est le cœur incandescent d’une galaxie, un trou noir supermassif occupé à dévorer tout ce qui passe à sa portée. En avalant gaz et poussière, l’ogre chauffe la matière à des températures extrêmes et la fait rayonner avec une telle violence qu’il brille plus fort que les milliards d’étoiles qui l’entourent. Ce sont les objets les plus lumineux du cosmos, des phares allumés aux confins de l’univers observable.
Le souci, c’est que les plus anciens se dérobent. Leur lumière, étirée par l’expansion de l’univers, glisse vers le rouge et l’infrarouge, là où les instruments classiques peinent à la distinguer de la poussière cosmique. Euclid, conçu par l’Agence spatiale européenne, a précisément été taillé pour balayer de vastes portions de ciel avec une finesse capable de capter ces lueurs ténues.
Une lumière vieille de 13 milliards d’années
Deux des quasars repérés pulvérisent tous les records. Leur rayonnement a été émis quand le cosmos n’avait que 670 millions d’années, à peine 5 % de son âge actuel, estimé à 13,8 milliards d’années. Le plus lointain, au matricule aussi long qu’imprononçable (EUCL J172902.75+641018.1), affiche un décalage vers le rouge de 7,77, la mesure qui traduit la distance vertigineuse parcourue par sa lumière.
« Ces deux quasars nous montrent l’univers tel qu’il était il y a environ 13 milliards d’années », résume l’équipe scientifique. On observe donc des trous noirs déjà colossaux alors que les premières galaxies commençaient tout juste à s’assembler. Une photographie du berceau du cosmos, développée grâce à la matière happée par ces monstres.
Le second détenteur du record n’est pas loin derrière, avec un décalage vers le rouge de 7,69. Pour saisir l’abîme de temps en jeu, il faut imaginer une lumière partie bien avant que le Soleil, la Terre ou la moindre bactérie n’existent. Ces photons ont traversé un univers en pleine mutation avant d’atterrir sur un capteur européen, posté à un million et demi de kilomètres de la Terre.
Dix ans de traque, doublés en un an
La prouesse ne tient pas qu’au vertige des chiffres. Repérer la première dizaine de quasars aussi reculés avait réclamé plus de dix ans aux astronomes. Euclid en a identifié davantage en une seule année d’observation, faisant plus que doubler le décompte connu à ce niveau d’ancienneté.
« Euclid change véritablement la donne », confirme le chercheur Daming Yang, associé à l’étude. « Auparavant, nous ne pouvions repérer qu’une poignée des quasars primitifs les plus brillants. Le télescope nous permet désormais de fouiller de vastes étendues de ciel et de capter une lumière beaucoup plus faible. » Pour la première fois, ces astres rares cessent d’être des curiosités isolées et deviennent une population que l’on peut étudier en nombre.
Le secret tient à la stratégie d’observation. Là où d’autres télescopes fixent longuement un point minuscule du ciel, Euclid ratisse large et vite, en accumulant des images sur d’immenses champs. Les quasars primitifs y ressemblent à des aiguilles dans une botte de foin cosmique, des points rougeâtres que des algorithmes trient parmi des millions de sources. La méthode transforme une chasse artisanale en pêche industrielle.
Des géants qui défient les modèles
Reste une question qui donne le tournis aux théoriciens : comment un trou noir a-t-il pu grossir autant, et aussi vite ? Sept cents millions d’années, à l’échelle de l’univers, c’est un battement de cils. Beaucoup trop court, sur le papier, pour qu’un astre engloutisse assez de matière et atteigne une masse de plusieurs milliards de fois celle du Soleil.
Deux pistes s’affrontent. Soit ces trous noirs ont grandi par accrétion, en gobant du gaz sans relâche à un rythme que les modèles peinent à justifier. Soit ils sont nés déjà énormes, sous forme de « graines » massives, dès les tout premiers instants du cosmos. Une étude complémentaire signée Silvia Belladitta, à l’Agence spatiale européenne, apporte un indice : l’un de ces quasars loge dans une galaxie gorgée de gaz et de poussière, en pleine flambée de formation d’étoiles. De quoi alimenter un trou noir à toute allure.
Ces objets ne sont pas de simples trophées. Les quasars primordiaux éclairent une période charnière, celle où les premières sources de lumière ont réionisé l’univers et dissipé le brouillard d’hydrogène qui le rendait opaque. En les recensant, les astronomes reconstituent peu à peu le récit des tout premiers âges, un chapitre que le télescope James-Webb avait commencé à écrire et qu’Euclid enrichit à grande échelle.
Euclid ne fait que commencer
Lancé à l’été 2023 pour cartographier la matière noire et l’énergie sombre, Euclid n’en est qu’aux prémices de sa mission. Ses grands relevés du ciel doivent s’étaler sur plusieurs années, et chaque passage promet d’autres monstres tapis dans la poussière. La NASA, partenaire de l’aventure, a relayé la découverte, tout comme les équipes de l’Imperial College de Londres qui ont pris part aux travaux.
Les prochaines cibles sont déjà fixées : mesurer précisément la masse de ces trous noirs, décrire les galaxies qui les abritent, et trancher enfin le débat des graines contre l’accrétion. Si Euclid tient ses promesses, la liste des plus vieux quasars de l’univers est encore loin d’être close.
