Trou noir dormant de 6 milliards de soleils : JWST le pèse pour la première fois à plus de 10 milliards d’années-lumière

Pour la première fois, des astronomes ont pesé un trou noir supermassif dormant situé à plus de dix milliards d’années-lumière. La masse tombe : environ six milliards de fois celle du Soleil, au cœur d’une galaxie baptisée MRG-M0138, observée par le télescope spatial James-Webb (JWST) à une époque où l’Univers n’avait qu’environ trois milliards d’années. Le résultat, publié dans la revue Science en juin 2026, est le premier du genre et repousse de quinze fois la distance record pour cette technique de mesure.

Un monstre sans lumière

Un trou noir dormant ne se voit pas. Aucun gaz ne tombe sur lui, aucune radiation ne s’échappe de son disque d’accrétion : il est totalement invisible aux télescopes classiques. C’est précisément ce qui rend la nouvelle mesure remarquable. Là où les trous noirs actifs, ou quasars, figurent parmi les sources les plus brillantes du cosmos, celui de MRG-M0138 reste muet. Sa présence ne peut être devinée que par son influence gravitationnelle sur les étoiles qui gravitent autour de lui.

L’équipe, dirigée par Andrew Newman de Carnegie Science à Pasadena et incluant le professeur Richard Ellis de l’University College London (UCL), a donc cherché la signature indirecte la plus fiable : la vitesse des étoiles au cœur de la galaxie. Plus elles tournent vite près du centre, plus le moteur invisible est massif.

La dynamique stellaire poussée à dix milliards d’années-lumière

La méthode, dite de dynamique stellaire, n’est pas neuve. Elle avait déjà permis de peser Sagittarius A*, le trou noir central de la Voie Lactée — ce qui a valu le prix Nobel en 2020 — et celui de galaxies voisines. Jusqu’ici, la plus lointaine pesée de ce type plafonnait à environ 700 millions d’années-lumière. Pour MRG-M0138, l’équipe a donc dû franchir un mur : à une telle distance, les mouvements stellaires individuels sont normalement inobservables.

La solution tient en deux mots : lentille gravitationnelle. MRG-M0138 se trouve par hasard alignée derrière un amas de galaxies massif. La gravité de cet amas défléchit la lumière de la galaxie lointaine, la déforme en arcs et — surtout — amplifie son image d’un facteur environ 30. Le spectrographe à champ intégral NIRSpec de JWST a alors pu mesurer la vitesse de chaque portion de cette image étirée, et reconstituer la dynamique interne du trou noir.

« En combinant les données de JWST avec la lentille gravitationnelle, nous avons pu pénétrer dans la sphère d’influence du trou noir, là où sa gravité accélère les étoiles environnantes. C’est l’une des meilleures techniques dont nous disposons pour peser un trou noir : nous étions enthousiastes à l’idée de l’étendre à une époque aussi reculée de l’histoire cosmique. »

Andrew Newman, Carnegie Science

Pourquoi 6 milliards de masses solaires dérangent

À lui seul, un trou noir supermassif de six milliards de masses solaires n’a rien d’inattendu : M87* fait environ 6,5 milliards de masses solaires, et plusieurs galaxies massives abritent des monstres similaires. Mais le voir déjà formé à un redshift de 1,95 — quand l’Univers n’était qu’au quart de son âge actuel — pose une question vive aux modèles de croissance. Soit ces objets ont grandi très vite, soit leurs graines étaient déjà extraordinairement massives au tout début de l’histoire cosmique. La nouvelle mesure ne tranche pas le débat, mais elle le rend beaucoup plus contraint : on dispose désormais d’un point de calibration à une distance jusqu’ici inaccessible. Elle complète par ailleurs d’autres observations récentes de JWST sur les trous noirs de l’aube cosmique et sur les points rouges à rayons X qui pourraient trahir leurs homologues cachés dans le jeune Univers.

Le quasar qui a éteint sa propre galaxie

Le communiqué de Carnegie Science relève un détail presque plus intrigant que la masse elle-même : MRG-M0138 ne forme plus d’étoiles. La galaxie est inerte, le trou noir est muet, et les deux paraissent liés. Selon les chercheurs, MRG-M0138 a probablement abrité, dans un passé récent à l’échelle cosmique, un quasar lumineux. L’énergie relâchée par la croissance rapide du trou noir aurait alors chassé ou réchauffé le gaz libre — la matière première des futures étoiles — mettant ainsi la formation stellaire en pause.

C’est un schéma de « quenching » (mise en sommeil) que les astronomes soupçonnent depuis longtemps pour expliquer pourquoi certaines galaxies massives sont devenues « rouges et mortes » tôt dans l’histoire de l’Univers. La présence simultanée d’un trou noir supermassif dormant et d’une galaxie qui a cessé de former des étoiles en fait un cas d’école pour tester ces modèles.

Et maintenant ?

L’équipe ne compte pas s’arrêter à MRG-M0138. D’autres galaxies similaires sont déjà dans les tuyaux d’analyse JWST, et les chercheurs espèrent identifier beaucoup plus de trous noirs dormants dans l’univers jeune. Deux instruments vont accélérer la moisson : le satellite Euclid, déjà en service, et le Nancy Grace Roman Space Telescope, qui doivent révéler des milliers de nouvelles lentilles gravitationnelles exploitables. À plus long terme, le Giant Magellan Telescope, en construction à Las Campanas (Chili) avec Carnegie comme partenaire fondateur, promet de mesurer les mouvements stellaires à des distances encore plus grandes.

Pour Richard Ellis, l’enjeu dépasse la seule liste des records : « En montrant que cette technique s’applique aux galaxies de l’univers jeune, nous pouvons désormais dresser un recensement plus complet de la façon dont les trous noirs évoluent au fil du temps et comprendre leur rôle dans l’évolution des galaxies. »

L’article original est paru dans Science le 4 juin 2026 (DOI : 10.1126/science.adx5816).

Sources

• Carnegie Science — JWST measures mass of a dormant black hole from the early universe for the first time (4 juin 2026) — carnegiescience.edu
• UCL News — Researchers weigh the most distant dormant black hole (4 juin 2026) — ucl.ac.uk
• Science & Vie — James Webb révèle un monstre silencieux… (7 juin 2026) — science-et-vie.com
• Newman et al., A stellar dynamical mass measurement of an inactive black hole at redshift 1.95, Science (2026), DOI : 10.1126/science.adx5816