Des astronomes de l'Académie des sciences et de l'Université d'État de Moscou ont découvert que la forme et la taille des galaxies étaient déterminées dans un passé lointain par le nombre d '«embryons» de trous noirs supermassifs contenaient leur périphérie, selon un article publié dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
«Les trous noirs prédits par notre modèle auraient dû être présents dans l'Univers en nombre suffisant pour expliquer tous les amas globulaires qui se sont formés. Il souligne l'existence d'un nombre suffisant de trous noirs avec une masse de plusieurs milliers de soleils pour qu'ils puissent devenir les “ embryons ” d'amas globulaires », explique Alexander Dolgov de l'Institut de physique théorique et expérimentale de l'Académie des sciences de Russie à Moscou, cité par le service de presse de la Russian Science Foundation.
On pense que la plupart des galaxies massives sont habitées par des trous noirs supermassifs, qui peuvent aller d'un million à des milliards de masses solaires. Les raisons de la formation de ces objets ne sont pas encore entièrement claires. Les scientifiques ont d'abord cru que ces objets étaient apparus de la même manière que leurs «cousins» normaux - à la suite de l'effondrement gravitationnel des étoiles et de la fusion subséquente de plusieurs grands trous noirs.
Les observations des premières galaxies de l'Univers ont fait douter de cela les astrophysiciens - il s'est avéré qu'elles étaient «habitées» par des trous noirs d'une masse de dizaines de milliards de soleils. De tels objets n'auraient tout simplement pas le temps d'atteindre cette taille s'ils étaient nés petits. Par conséquent, certains scientifiques ont commencé à croire que les trous noirs supermassifs sont nés dans des scénarios plus exotiques - à la suite de l'effondrement de nuages géants d'hydrogène atomique «pur» ou en raison d'amas de matière noire.
Aujourd'hui, la plupart des astronomes croient que les trous noirs - "poids lourds" sont nés à l'aube de la jeunesse de l'Univers des trous noirs dits primordiaux, qui occupent une position intermédiaire entre les trous noirs supermassifs et ordinaires, dont l'origine est encore inconnue. Leur masse, selon diverses estimations de scientifiques, était de plusieurs dizaines ou centaines de milliers de masses solaires. Au cours des dix dernières années, les astronomes ont activement recherché de telles «graines» de trous noirs, et jusqu'à présent nous connaissons moins de dix candidats pour le rôle de tels objets.
Dolgov et son collègue Konstantin Postnov de l'Institut astronomique d'État de l'Université d'État de Moscou ont découvert que de tels «embryons» pouvaient jouer un rôle clé dans la formation de toutes les galaxies, étudiant la fréquence à laquelle de tels trous noirs auraient pu apparaître avant même que les premiers amas d'étoiles n'éclatent dans l'univers du nouveau-né.
Leurs calculs ont montré que dans les premiers jours de la vie de l'Univers, un grand nombre de ces objets pouvaient apparaître, environ 10 à 100 000 fois plus que le nombre de toutes les galaxies de l'univers. Ce nombre de trous noirs, selon Postnov et Dolgov, aurait dû être suffisant pour la naissance de tous les amas globulaires que nous connaissons - les plus anciennes «familles» d'étoiles à la périphérie des galaxies, où tous les trous noirs connus de masse intermédiaire ont été trouvés.
Ces amas d'étoiles, à leur tour, sont aujourd'hui considérés comme une sorte d '«embryons» autour desquels se sont formés les noyaux de toutes les galaxies spirales et elliptiques que nous connaissons dans un passé lointain.
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Un grand nombre de ces amas au début de l'Univers a incité les scientifiques à croire que les trous noirs qui y vivent pouvaient "orchestrer" la croissance des galaxies et contrôler leur forme et leur masse, et non l'inverse, comme le croient aujourd'hui de nombreux astrophysiciens.
Guidés par cette idée, les scientifiques ont calculé comment la forme de la galaxie a changé avec le changement du nombre d'amas globulaires et de la masse des trous noirs en leur centre, ainsi qu'avec l'augmentation et la diminution de la masse du «beignet» de matière noire à la périphérie des galaxies, qui est aujourd'hui considérée comme le principal facteur moteur de leur naissance. … Il s'est avéré que les trous noirs ont joué un rôle décisif dans la naissance des galaxies elliptiques et spirales, les forçant à se former même dans les cas où l'anneau de matière noire était absent.
Un scénario similaire pour la formation de galaxies, comme le notent les chercheurs, peut expliquer l'un des principaux mystères cosmologiques - pourquoi les premières galaxies ont une très grande masse et des trous noirs très lourds, dont les scientifiques ne pouvaient pas expliquer l'existence auparavant.
