Plus ancien couple de quasars : Webb à 900 millions d'années

Quelle est la plus ancienne paire de quasars jamais découverte ?

C'est J1602+4228AB, surnommée Nāpōwawāʻenakaulua, une paire de trous noirs supermassifs en pleine alimentation observée à peine 900 millions d'années après le Big Bang, annoncée le 10 novembre 2026 ^[1][2]. NSF NOIRLab la qualifie de paire de quasars compacte la plus lointaine, et donc la plus ancienne, jamais découverte, et de paire la plus compacte trouvée à l'époque de l'Univers primitif appelée aube cosmique ^[2].

Un quasar est un trou noir supermassif qui se nourrit si vite que le gaz qui l'entoure éclipse toutes les étoiles de sa galaxie hôte ^[2]. Les paires sont attendues, car les collisions et fusions de galaxies alimentent les trous noirs en gaz et en étoiles, mais les paires proches sont difficiles à séparer : NOIRLab explique que le compagnon le plus faible est si proche et si peu lumineux que l'observer depuis le sol « aurait dû être presque impossible » ^[2].

L'étude, dirigée par Silvia Onorato, chercheuse postdoctorale à NSF NOIRLab, paraît dans The Astrophysical Journal Letters ^[1][2]. Une version antérieure avait été publiée sur arXiv le 25 septembre 2026 sous forme de prépublication en cours d'évaluation ^[3]. NOIRLab précise qu'il ne s'agit que de la troisième paire de quasars connue à l'aube cosmique ^[2].

Pourquoi cette époque compte-t-elle ? NOIRLab décrit le premier milliard d'années comme une période d'assemblage furieux, où les halos de matière noire s'effondraient, où les galaxies allumaient leurs premières étoiles et où les premiers trous noirs supermassifs se formaient en leur centre ^[2]. Space.com note qu'un quasar brille parce que le gaz d'un disque d'accrétion aplati autour du trou noir est chauffé par frottement jusqu'à devenir incandescent, souvent plus brillant que toutes les étoiles de la galaxie environnante réunies ^[4]. Voir deux de ces moteurs ensemble, aussi tôt, offre aux astronomes une vue rare sur la manière dont les collisions de galaxies ont alimenté la croissance des trous noirs ^[2].

Quelle est la taille des deux trous noirs ?

Environ 1,5 milliard et 400 millions de fois la masse du Soleil ^[1][2]. L'article donne aux trous noirs des masses d'environ 1,5 × 10^9 et 4,0 × 10^8 masses solaires, les deux se nourrissant à une vitesse proche ou légèrement supérieure à la limite d'Eddington théorique, le point où la pression de rayonnement équilibre la gravité (rapports d'Eddington d'environ 1,23 et 1,07) ^[3].

Pour donner une échelle, Universe Magazine note que Sagittarius A*, le trou noir au centre de notre Voie lactée, représente environ 4 millions de masses solaires ; le plus gros membre de la paire est donc plus de 300 fois plus massif ^[5].

Les deux quasars sont distants d'environ 18.100 années-lumière, soit à peu près un cinquième du diamètre de la Voie lactée ^[2]. Dans le ciel, cela correspond à une séparation de seulement 0,98 seconde d'arc, et leurs décalages vers le rouge, d'environ 6,078, sont presque identiques, avec une différence de vitesse d'environ 15 kilomètres par seconde ^[3].

Onorato indique que la paire est observée alors que l'Univers n'avait « qu'un treizième de son âge », et juge stupéfiant que ses trous noirs soient à peu près aussi massifs que ceux observés aujourd'hui ^[2].

Pourquoi les scientifiques n'expliquent-ils pas cette paire de quasars ?

Parce que des trous noirs aussi massifs devraient avoir besoin de plus de temps pour grossir que l'Univers n'en avait à ce stade ^[2][4]. Onorato affirme qu'il n'existe « aucune explication théorique définitive » de l'existence, si tôt, ne serait-ce que d'un seul de ces quasars géants, et encore moins de deux ^[2].

Space.com explique que, selon les modèles actuels, les trous noirs devraient avoir besoin d'au moins un milliard d'années d'accrétion et de fusions pour atteindre des millions ou des milliards de masses solaires ^[4]. Universe Magazine ajoute l'explication physique : la matière ne peut pas tomber à n'importe quel rythme, car le gaz chauffé émet un rayonnement qui repousse le reste de la matière ; en partant d'un germe issu d'un reste stellaire, atteindre un milliard de masses solaires exigerait une alimentation proche du maximum pendant presque tout le temps écoulé depuis le Big Bang ^[5].

L'article scientifique constate aussi qu'une paire aussi proche est bien plus fréquente que ne le laissent attendre les mesures de regroupement des quasars précoces, d'un facteur d'environ 100 à 1.000 ^[3]. Les auteurs suggèrent que cela évoque une population cachée de paires de quasars déclenchées par des fusions, ou un environnement exceptionnellement dense ^[3].

Les astronomes avaient déjà trouvé des trous noirs isolés à croissance rapide dans l'Univers primitif ; en trouver deux côte à côte rend l'énigme plus difficile ^[4][5]. Pour un autre résultat sur les trous noirs ce mois-ci, voir Image du trou noir de M87 confirmée : ce que montre la nouvelle étude.

Comment Webb et Gemini ont-ils trouvé la paire de quasars ?

Webb a repéré le second quasar dans les données du relevé, et Gemini North a séparé les deux depuis le sol ^[2]. Les étapes, telles que NOIRLab les décrit ^[2] :

1. Relevé : le relevé Aether, un programme du JWST dirigé par Emanuele Paolo Farina de NSF NOIRLab/Gemini, a utilisé l'unité à champ intégral du spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec IFU) pour observer 200 quasars, soit 43 % de tous les quasars connus de cette période.
2. Repérage : lors de l'inspection visuelle des données, l'équipe a remarqué que le quasar J1602+4228A avait un compagnon.
3. Résolution : le spectrographe proche infrarouge de Gemini (GNIRS) de Gemini North, sur le Maunakea à Hawaï, a résolu individuellement les deux quasars. Le plus faible, J1602+4228B, est si proche et si peu lumineux que l'observer depuis le sol aurait dû être presque impossible.
4. Vérification : le spectrographe multi-objets de Gemini (GMOS) a servi à tester si une lentille gravitationnelle pouvait créer une seconde image d'un seul quasar.

Onorato indique que le ciel au-dessus du Maunakea était « si pur et si net » que l'équipe a recueilli les données en seulement deux nuits ^[2]. Gemini North fait partie de l'Observatoire international Gemini, dirigé par la National Science Foundation des États-Unis avec le Canada, le Chili, le Brésil, l'Argentine et la République de Corée ^[2].

Pourrait-il s'agir d'un seul quasar vu deux fois ?

C'est possible, bien que l'équipe pense que non ; un modèle de lentille reste nécessaire pour l'exclure complètement ^[2][5]. Une galaxie massive située entre nous et un quasar peut courber sa lumière en plusieurs images. Ces copies auraient la même forme spectrale ^[5].

• Arguments pour une vraie paire : les spectres GMOS montrent des différences dans la forme des spectres des deux quasars, ce qui a conduit l'équipe à privilégier une véritable paire physique ^[2].
• Doute persistant : NOIRLab indique qu'un modèle de lentille est nécessaire pour écarter définitivement la lentille gravitationnelle ^[2]. Le résumé de l'article décrit l'objet comme « le candidat de paire de quasars connu le plus compact » à l'époque de la réionisation ^[3].

Cette prudence compte quand on lit les titres qui parlent d'astronomes « stupéfaits » ^[4]. Le résultat est publié et évalué par des pairs, mais son interprétation comme deux trous noirs distincts est la lecture privilégiée par l'équipe, pas encore une certitude ^[1][2].

Que signifie le nom Nāpōwawāʻenakaulua ?

Il se traduit par « Deux corps célestes d'une obscurité puissante et insondable, dans l'éclat de la chaleur qui réincarne l'énergie dans l'Univers » ^[2]. Le nom a été créé par le programme A Hua He Inoa du ʻImiloa Astronomy Center de Hawaiʻi et de la faculté de langue hawaïenne Ka Haka ʻUla O Keʻelikōlani de l'université de Hawaiʻi ^[2].

NOIRLab indique qu'il a été créé par Larry Kimura et qu'il associe ^[2] :

• Nā : une marque du pluriel ;
• Pō : une obscurité puissante et insondable, pour les trous noirs ;
• Wawā : réincarnation ou procréation ;
• ʻEna : l'éclat de la chaleur, pour le rayonnement de la matière qui tombe ;
• Kaulua : double ou paire.

Il fait écho à deux noms antérieurs issus du même programme : Pōwehi, pour la première image de trou noir en 2019, et Pōniuāʻena, le quasar le plus lointain connu lors de sa découverte en 2020 ^[2].

Quelle suite pour cette paire de quasars ?

Construire un modèle de lentille et chercher les galaxies qui pourraient entourer la paire ^[2][5]. L'équipe propose que Nāpōwawāʻenakaulua marque un pic extrême de la densité de matière dans l'Univers primitif, où les interactions entre galaxies ont alimenté à la fois la formation d'étoiles et la croissance rapide des trous noirs ^[2].

Si c'est exact, d'autres galaxies devraient se regrouper autour de la paire ; la recherche de cette population environnante est donc le prochain test, note Universe Magazine ^[5]. Onorato qualifie le système de « laboratoire » pour étudier comment se sont assemblés les premières galaxies massives et leurs trous noirs centraux ^[2].

La paire a été trouvée dans l'échantillon Aether de 200 quasars précoces ^[2], et l'article interprète sa rareté par rapport au regroupement comme un indice de paires déclenchées par des fusions ou d'un environnement dense ^[3]. Pour en savoir plus sur la manière dont les grands relevés du ciel trouvent des objets rares, voir Données du télescope Euclid : ce que montre la nouvelle carte de l'ESA.