"Il existe probablement autant de trous noirs supermassifs que de galaxies, c’est-à-dire des milliards"

Comment se représenter à quoi ressemblerait un objet faisant plus de trente milliards de fois la masse du soleil ? C’est pourtant la taille du plus grand trou noir connu à ce jour, découvert récemment par une équipe de l’université de Durham, en Angleterre. Nous avons demandé à l’astrophysicien Marc Lachièze-Rey, qui fait paraître prochainement Gravitation. Dépasser Einstein, du Big Bang aux trous noirs (Flammarion), de nous éclairer sur ce phénomène.

Comment les trous noirs supermassifs se forment-ils ?

Marc Lachièze-Rey : Il faut commencer par distinguer les choses. Nous avons, d’une part, les trous noirs stellaires, dont la masse est de l’ordre d'une ou de quelques dizaines de fois celle du Soleil ; et d’autre part, les trous noirs supermassifs, dont la masse est supérieure à un million de fois celle du Soleil. Les trous noirs stellaires proviennent des explosions des étoiles les plus massives à la fin de leur vie, c’est-à-dire autour de quelques millions, voire quelques milliards d'années. C’est ce que nous appelons une « explosion de supernova » : tandis que les couches externes de l’étoile sont expulsées, le cœur de l’étoile s'effondre sur lui-même et se concentre en un trou noir qui va commencer à aspirer toute la matière qui l’environne. Quant aux trous noirs supermassifs, comme celui qui vient d’être découvert, c'est autre chose. Nous pensons qu’ils se créent sur une très longue durée et qu’ils résultent, à l'origine, de collisions suivies de fusions entre trous noirs stellaires. Le trou noir, devenant de plus en plus massif, attire davantage de matière, d’étoiles et d’autres trous noirs. Au fur et à mesure, le trou noir, qui faisait peut-être quelques dizaines de fois la masse du Soleil, parvient à une masse qui dépasse des millions ou des milliards de fois la masse du Soleil. Nous savons que le Système solaire s’est formé il y a 4,5 milliards d’années à partir de matières gazeuses qui, en partie, résultaient d’expulsions lors d’explosions de supernovas.

Grâce à quoi le savons-nous ?

Nous le savons parce que tous les éléments chimiques les plus lourds, comme les métaux, ne peuvent être fabriqués que dans les explosions de supernovas. Comme nous en trouvons sur Terre, cela signifie qu’avant que le Système solaire se soit formé, une explosion de supernova a fabriqué les métaux. Sans cela, il n’y aurait eu sur Terre que de l'hydrogène et des éléments légers. Petit à petit, les étoiles transforment de l’hydrogène en hélium, puis en carbone, azote, oxygène, et en métaux lors des explosions.