Gonflez un trou noir suffisamment et il cesse de sembler extrême. Prenez-en un qui pèse environ un milliard de soleils : étirez sa frontière et elle s'étend à peu près la même distance qu'Uranus orbite autour du Soleil, presque 19 unités astronomiques de largeur. Rien concernant la traversée de cette frontière ne semblerait violent – vous dériveriez à travers lui bien avant que la gravité ne vous déchire.
Cette douceur est l'une des vérités les plus étranges sur les trous noirs supermassifs, la classe de trou noir qui siège au centre de pratiquement chaque grande galaxie, y compris la nôtre. Ce ne sont pas des versions agrandies des trous noirs laissés par les étoiles mourantes ; c'est une bête complètement différente, dont l'histoire des origines se reconstitue toujours et dont les détenteurs de records se réinitialisent constamment.
Qu'est-ce qui compte comme « Supermassif »
Les astronomes classent un trou noir comme supermassif une fois qu'il dépasse environ 100 000 masses solaires, et les plus grands exemples connus atteignent les milliards. En tant que catégorie, les trous noirs supermassifs englobent tout, des centaines de milliers bas aux objets des milliards de fois plus lourds que le Soleil. La raison pour laquelle tomber dans l'un des plus grands membres de cette gamme semble si calme se résume à la géométrie : élargissez la frontière et la traction sur un corps humain change à peine près du bord, contrairement à l'étirement féroce qu'un plus petit trou noir infligerait de près.
Les détenteurs de records
Une poignée de trous noirs nommés dominent le classement. Ceux qui ancrent TON 618, NGC 6166, ESO 444-46, plus NGC 4889 sont régulièrement cités parmi les plus lourds jamais mesurés. Au-delà même de ceux-ci, une étude de 2020 a proposé l'idée de « trous noirs stupendément grands » – des objets hypothétiques dépassant 100 milliards de masses solaires – et a désigné le trou noir à l'intérieur de la galaxie Phoenix A comme candidat pour ce niveau. Personne n'en a encore confirmé un, mais le fait que les théoriciens aient eu besoin d'une nouvelle étiquette en dit long sur l'étendue à laquelle l'échelle de masse continue de s'étirer.
Comment ces géants prennent du poids
Deux processus font essentiellement tout le travail. Le processus dominant est l'accrétion simple : le gaz qui s'enroule vers l'intérieur et tombe dans le trou noir, ce qui est à la fois le moyen le plus efficace et le plus facile à repérer pour n'importe quel trou noir de gagner de la masse. Le second est plus dramatique. Lorsque deux galaxies entrent en collision et fusionnent, les trous noirs que chacune transportait au centre peuvent s'établir en une paire orbitale de longue durée avant de finalement se combiner en un seul, plus lourd. Aucun de ces deux processus n'est rapide sur des échelles de temps humaines, mais au cours de milliards d'années, ils peuvent transformer une graine modeste en l'un des géants décrits ci-dessus.
Un signal radio mystérieux a tout commencé
Le sentier qui a mené aux trous noirs supermassifs n'a pas commencé par un trou noir du tout, mais par une source radio énigmatique. En 1963, l'astronome Maarten Schmidt essayait de comprendre l'objet catalogué sous le nom 3C 273, et l'année suivante, les physiciens Edwin Salpeter et Yakov Zeldovich ont proposé une explication : la matière spiralant sur un énorme objet compact pourrait expliquer le comportement étrange que ces sources radio affichaient. Cette idée – un moteur alimenté par le gaz qui s'écoule plutôt que par la fusion nucléaire – s'est avérée décrire exactement ce qu'un trou noir supermassif fait.
Attraper un au centre d'une autre galaxie
Pendant plus d'une décennie, l'idée est restée une preuve indirecte et une inférence éclairée. Cela a changé en 1978, lorsque les astronomes ont détecté la signature dynamique caractéristique d'un objet sombre massif au cœur de la galaxie Messier 87, avec une première estimation de masse d'environ 5 milliards de soleils. Des décennies plus tard, le même objet est devenu le premier trou noir jamais photographié : la Event Horizon Telescope Collaboration a publié son image désormais célèbre de l'anneau brillant autour du trou noir de Messier 87 le 10 avril 2019, transformant une inférence mathématique en une image.
Celui au centre de notre propre galaxie
La Voie Lactée conserve son propre trou noir supermassif, connu sous le nom de Sagittarius A, et il a été mesuré avec une précision inhabituelle : la meilleure estimation actuelle place sa masse à 4,297 millions de soleils. Le travail confirmant sa nature a valu à Andrea Ghez et Reinhard Genzel une part du Prix Nobel de Physique 2020, attribué pour avoir découvert l'objet compact supermassif au centre de notre galaxie. En mai 2022, l'équipe du télescope Event Horizon a suivi son image de Messier 87 avec une image de Sagittarius A lui-même, capturant la lueur du gaz chaud tourbillonnant autour de son horizon des événements. Situé à environ 26 000 années-lumière, cet horizon des événements s'étend sur environ 51,8 millions de kilomètres – environ un tiers de la distance du Soleil à la Terre, à l'échelle galactique.
L'image du télescope Event Horizon de Sagittarius A, le propre trou noir supermassif de la Voie Lactée. Photo : EHT Collaboration, Wikimedia Commons, CC BY 4.0*
Quasars : un trou noir supermassif pris en train de se nourrir
Tous les trous noirs supermassifs ne restent pas tranquilles. Quand l'un attire activement de grandes quantités de gaz, le disque environnant peut surpasser le reste de sa galaxie hôte par une grande marge – les exemples les plus extrêmes, appelés quasars, produisent des milliers de fois plus d'énergie qu'une galaxie entière de la taille de la Voie Lactée. Le quasar connu le plus proche n'est pas particulièrement loin comme on dit – environ 600 millions d'années-lumière de nous – tandis que le record de distance actuel pour un noyau galactique actif se situe à redshift 10,1, le plaçant à environ 31,6 milliards d'années-lumière de distance en distance comobile. Entre ces deux extrêmes se trouve la majorité de ce que les astronomes savent sur le comportement des trous noirs supermassifs lorsqu'ils croissent activement plutôt que de rester dormants.
Le record de distance actuel
La recherche des trous noirs supermassifs les plus anciens et les plus lointains est encore très active. Une étude publiée en août 2025 a désigné un objet appelé CAPERS-LRD-z9 comme l'actuel détenteur du record de distance parmi les trous noirs supermassifs, situé à redshift 9,288 – ce qui signifie que sa lumière a quitté son foyer lorsque l'univers n'avait que environ 3 pour cent de son âge actuel. Trouver un trou noir supermassif complètement formé aussi tôt reste l'un des puzzles les plus difficiles du domaine, car il laisse relativement peu de temps cosmique pour qu'un croit à partir d'une graine de masse stellaire à quelque chose d'aussi grand.