Il est généralement admis que les objets les plus brillants de l’univers sont des étoiles massives ou des amas de galaxies. Pourtant, un simple point lumineux, plus petit qu’un système solaire, peut surpasser en éclat la luminosité combinée de centaines de milliards d’étoiles. C’est précisément ce que révèle une étude du quasar SDSS J0100+2802. Situé à la limite de l’univers observable, ce quasar brille avec une intensité qui remet en question notre compréhension du cosmos primordial. Il abrite un trou noir supermassif d’une masse d’environ 12 milliards de fois celle du Soleil. Son disque d’accrétion émet une puissance de 3×10^41 watts, une luminosité confirmée par des observations en rayons X qui excluent tout effet de lentille gravitationnelle. La croissance rapide et massive de ce trou noir défie les modèles classiques de formation, donnant lieu à plusieurs hypothèses concurrentes encore non résolues. Les astronomes déterminent la distance de ces objets à l’aide d’une mesure appelée décalage vers le rouge. Pour SDSS J0100+2802, le décalage vers le rouge est de 6,30, l’un des plus élevés jamais enregistrés. Plus le décalage vers le rouge est important, plus l’objet est ancien et éloigné. En observant ce quasar, les scientifiques remontent en réalité le temps jusqu’à une période où l’univers avait moins d’un milliard d’années. Cette époque, connue sous le nom d’univers primordial, était un moment où les galaxies se formaient et façonnaient le cosmos. Au cœur de SDSS J0100+2802 se trouve un trou noir supermassif, estimé à environ 12 milliards de fois plus massif que le Soleil. Son diamètre s’étendrait sur environ 70,9 milliards de kilomètres, soit sept fois la distance séparant Pluton du Soleil. L’existence d’un trou noir aussi massif aussi tôt dans l’histoire de l’univers soulève une question fondamentale : comment a-t-il pu atteindre une telle taille seulement 875 millions d’années après le Big Bang ? Les scientifiques ont déterminé sa masse en observant la vitesse à laquelle le gaz environnant est attiré vers le trou noir, une méthode basée sur l’analyse de raies d’émission connues sous le nom de MgII. Cependant, les modèles classiques de formation des trous noirs, qui reposent sur l’effondrement d’étoiles massives, ne peuvent expliquer une croissance aussi rapide. Cela suggère que le trou noir a dû consommer de la matière à un rythme extrêmement rapide et continu depuis les tout premiers instants de l’univers, un mystère qui continue de dérouter les astrophysiciens. L’immense luminosité de SDSS J0100+2802 provient de son disque d’accrétion, un anneau de gaz et de poussière tournant rapidement autour du trou noir. Sous l’effet de forces gravitationnelles extrêmes, la matière de ce disque s’échauffe à des températures inimaginables avant d’être engloutie par le trou noir, libérant une quantité colossale d’énergie. Plus précisément, ce quasar émet une puissance équivalente à 3×10^41 watts, soit environ 40 000 fois la luminosité combinée des 400 milliards d’étoiles de notre Voie lactée. Cela en fait un objet quatre fois plus brillant que le quasar SDSS J1148+5251 et sept fois plus lumineux que ULAS J1120+0641, deux autres quasars étudiés par les astronomes. Il est important de noter que cette luminosité n’est pas une illusion : des observations en rayons X réalisées en 2021 ont confirmé qu’aucun effet de lentille gravitationnelle n’amplifie sa lumière. Ce quasar représente ainsi le taux d’accrétion le plus élevé jamais observé à une époque cosmique aussi précoce. La découverte de SDSS J0100+2802 a été annoncée en février 2015 par une équipe internationale dirigée par l’astronome chinois Xue-Bing Wu, avec le soutien de l’Observatoire du Yunnan. Depuis, elle a suscité des débats au sein de la communauté scientifique, remettant en cause les théories existantes sur la formation des structures les plus massives de l’univers. L’existence d’un trou noir aussi massif si tôt dans l’histoire de l’univers – alors que le cosmos n’avait pas encore atteint 7 % de son âge actuel – soulève des questions fascinantes. Certaines hypothèses suggèrent que le trou noir s’est formé par l’effondrement direct de nuages massifs de gaz primordial, tandis que d’autres évoquent la fusion rapide de trous noirs plus petits. Aucune de ces théories n’est universellement acceptée, faisant de SDSS J0100+2802 un véritable laboratoire naturel pour étudier les conditions extrêmes qui ont façonné l’univers primordial.