La vue la plus nette de Webb sur la périphérie d'un trou noir

Un nouveau gros plan saisissant sur le cœur affamé d'une galaxie

Le 13 janvier 2026, une équipe utilisant le télescope spatial James Webb (JWST) a publié une image qui, pour la première fois, résout l'environnement poussiéreux immédiat autour d'un trou noir supermassif proche avec une clarté interférométrique. La cible, la galaxie de Circinus située à environ 13 millions d'années-lumière, a longtemps frustré les astronomes car son noyau présente un excès inexpliqué de lumière infrarouge. Les observations de Webb par masquage d'ouverture dans l'infrarouge proche montrent que la majorité de ce rayonnement provient de la face interne d'un disque de poussière compact en forme de tore alimentant le trou noir — plutôt que de vents chauds expulsant de la matière. Cette vue interférométrique nette depuis l'espace promet de clore un débat vieux de plusieurs décennies sur l'endroit où les noyaux actifs de galaxies cachent leur lumière infrarouge et sur la manière dont les trous noirs interagissent avec leurs galaxies hôtes.

Masquage d'ouverture : transformer Webb en un télescope plus grand

Le résultat repose sur une technique d'observation inhabituelle. L'instrument NIRISS du JWST contient un interféromètre par masquage d'ouverture (AMI) — un masque physique percé de sept trous hexagonaux placé sur la pupille du télescope. En transformant Webb en un petit interféromètre, l'AMI récupère des informations sur des échelles environ deux fois plus fines que la limite de diffraction nominale du télescope, offrant ainsi une résolution spatiale équivalente à celle d'un télescope d'environ 13 mètres pour ces mesures. Ce gain de netteté a permis à l'équipe d'isoler des structures de seulement quelques parsecs de large au centre de la galaxie et de distinguer l'émission du tore, du disque d'accrétion et de tout matériau d'éjection. La technique a été utilisée lors de deux visites à Circinus en juillet 2024 et mars 2025 pour constituer le jeu de données.

Ce que l'image montre réellement

Aux échelles sondées par Webb — une région d'environ 33 années-lumière autour du noyau — la nouvelle analyse révèle qu'environ 87 % de l'excès de lumière dans l'infrarouge moyen provient de la face interne du tore : un disque de poussière équatorial compact qui s'échauffe à mesure qu'il achemine la matière vers le moteur central. Moins de 1 % du flux infrarouge mesuré peut être attribué à la poussière chaude dans les vents d'éjection, tandis que la fraction restante provient de poussière plus diffuse chauffée par le noyau actif ou par des structures radio associées. En d'autres termes, l'empreinte infrarouge dominante dans Circinus est l'accrétion, et non l'éjection. Cet équilibre est la clé pour comprendre comment le trou noir se nourrit et quelle quantité d'énergie il restitue à son environnement.

Pourquoi cela résout un mystère infrarouge de longue date

Pendant des années, les observateurs avaient détecté un « excès » infrarouge autour de certains noyaux actifs de galaxies (NAG) — une émission plus importante que ce que prévoyaient les modèles simples de disques d'accrétion. Les interféromètres au sol et les télescopes spatiaux manquaient de la combinaison de sensibilité et de contraste nécessaire pour séparer les sources concurrentes de cette lumière dans les centres galactiques poussiéreux et encombrés. Les explications concurrentes invoquaient des vents de poussière chaude lancés par le trou noir, la lumière stellaire diffusée par le bulbe galactique ou l'émission du tore interne. L'image interférométrique de Webb tranche la question pour Circinus en montrant directement d'où provient la lumière, et donc quels processus physiques dominent dans cet objet. Cela est crucial car, selon que la lumière d'un NAG provient d'éjections ou d'une structure d'alimentation compacte, cela indique si le trou noir redistribue principalement le gaz (ce qui peut supprimer la formation d'étoiles) ou s'il accrète tranquillement de la matière sans disloquer son hôte.

Implications pour l'évolution des galaxies et la rétroaction des NAG

Les trous noirs et les galaxies croissent ensemble, mais le mécanisme de couplage — la manière dont les trous noirs chauffent, expulsent ou contrôlent d'une autre manière le gaz qui forme les étoiles — reste une incertitude centrale en astrophysique. Si de nombreux NAG proches ressemblent à Circinus, avec une émission infrarouge nucléaire provenant majoritairement de disques de poussière compacts, alors les modèles qui attribuent une rétroaction importante à l'échelle galactique à des vents soutenus entraînant la poussière pourraient devoir être révisés pour les noyaux de luminosité modérée. À l'inverse, les NAG plus brillants pourraient toujours être dominés par les vents ; l'équipe de Webb avertit explicitement que Circinus n'est qu'un seul point de données et que la luminosité intrinsèque et la géométrie modifieront le résultat. Ce que ce nouveau travail apporte, c'est une technique d'observation testée pour distinguer clairement ces cas.

Mises en garde techniques et limites

Les prochaines étapes

La priorité immédiate est de reproduire cette approche sur un échantillon modeste mais représentatif de NAG proches : l'équipe suggère une douzaine à quelques dizaines de cibles couvrant une gamme de luminosités et d'inclinaisons pour établir si Circinus est typique ou exceptionnel. Les observateurs combineront également les cartes de l'AMI avec les traceurs de gaz froid d'ALMA et la spectroscopie du JWST pour l'ier la morphologie de la poussière à la cinématique des gaz moléculaires et ionisés — le véritable carburant et l'échappement de l'alimentation du trou noir. Une telle synthèse multi-longueurs d'onde nous dira si les disques de poussière compacts détournent systématiquement le gaz de la formation d'étoiles ou si les vents dominent toujours de manière à réguler la croissance à l'échelle de la galaxie.

Contexte pour les futures installations

Le résultat souligne deux tendances plus larges. Premièrement, l'utilisation ingénieuse d'instruments existants — ici, le masquage d'ouverture sur le JWST — peut mener à des percées sans nouveau matériel. Deuxièmement, parvenir à une compréhension statistique de la physique des NAG nécessitera probablement à la fois une haute résolution angulaire et une large couverture de longueurs d'onde, renforçant l'intérêt pour les futurs interféromètres spatiaux et les réseaux au sol de nouvelle génération. Pour l'heure, le regard acéré de Webb sur le bord d'un trou noir rappelle que certains des phénomènes physiques les plus conséquents de l'univers se cachent encore à de très petites échelles angulaires, et que l'ingéniosité observationnelle peut les mettre en lumière.

Sources

• Nature Communications (research paper: "JWST interferometric imaging reveals the dusty disk obscuring the supermassive black hole of the Circinus galaxy")
• University of South Carolina (research group of Enrique López‑Rodríguez)
• Space Telescope Science Institute (NIRISS instrument and AMI mode)
• NASA / James Webb Space Telescope (mission and press materials)
• arXiv preprint: "JWST interferometric imaging reveals the dusty disk obscuring the supermassive black hole of the Circinus galaxy"