Les trous noirs sont parmi les phénomènes les plus intéressants de l'univers. Si vous voulez savoir ce que c'est, lisez cet article: Qu'est-ce qu'un trou noir? Et maintenant, nous apprenons quelque chose de nouveau et d'intéressant sur les trous noirs et les lois de l'univers.
Les trous noirs au centre des galaxies sont également appelés trous noirs supermassifs. Les trous noirs se forment lorsqu'une étoile d'une masse d'au moins 5 fois la masse du Soleil épuise son carburant et, en raison de l'effondrement gravitationnel, tombe sur elle-même, formant un trou noir. Les trous noirs supermassifs peuvent contenir des centaines de millions de masses d'étoiles, comme notre Soleil.
Les astronomes sont maintenant assez convaincus que ces trous noirs supermassifs sont au centre de presque toutes les galaxies de l'univers. De plus, la masse de ces trous noirs est en quelque sorte liée à la masse du reste de la galaxie. Ils sont formés en contact étroit les uns avec les autres.
Un groupe de scientifiques des États-Unis, d'Allemagne et d'Espagne a découvert que les trous noirs supermassifs arrêtent la formation d'étoiles, qui se produit dans les grandes galaxies.
Dans les jeunes galaxies, de nouvelles étoiles apparaissent très rapidement, mais dès que la galaxie est complètement formée, ce processus s'arrête. Ceci est influencé par le trou noir supermassif, qui est au centre de chaque grande galaxie et qui est des millions de fois plus grand que le Soleil. Il a des effets gravitationnels sur les étoiles de la galaxie et amplifie parfois le rayonnement du noyau actif de la galaxie. Les scientifiques pensent que cette énergie désactive la formation d'étoiles, le chauffage et la dissipation du gaz qui se transformerait en étoile une fois refroidi.
Les auteurs ont étudié des galaxies massives où la masse du trou noir central a déjà été mesurée. Pour comprendre comment ces galaxies ont évolué, les scientifiques ont analysé leur spectre d'émission à l'aide du télescope Hobby-Eberley. En comparant les résultats, les auteurs ont vu que les processus de formation des galaxies avec des trous noirs centraux de masses différentes sont très différents. Les astronomes ont constaté que ces différences étaient uniquement liées à la masse du trou noir, et non à la taille de la galaxie ou à sa morphologie.
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«Dans les galaxies de même masse, mais avec des masses différentes de leurs trous noirs centraux, le processus de formation des étoiles s'est terminé plus tôt là où les trous noirs étaient plus massifs, et vice versa. Cela signifie que l'apparition d'étoiles dans les galaxies avec une masse inférieure de trous noirs centraux a pris plus de temps », a déclaré Ignazio Martin-Navarro, PhD en physique et mathématiques, à l'Université de Californie à Santa Cruz.
Les auteurs notent qu'avant il n'était pas possible d'obtenir de tels résultats, car le temps de déroulement de tous les processus est très différent: les étoiles peuvent se former sur des centaines de millions d'années, tandis que la libération d'énergie du noyau galactique actif peut se produire dans un temps plus court. De tels noyaux diffèrent les uns des autres et leurs caractéristiques dépendent de nombreux facteurs: la taille du trou noir, le niveau d'accrétion du matériau tombant sur le trou noir, et bien d'autres.
Trous noirs sans étoiles
Les trous noirs supermassifs se trouvent au centre de nombreuses galaxies. A l'aide des processus qui se déroulent à proximité: formation d'un disque d'accrétion à partir de la matière attirée et jets relativistes de jets de plasma, on peut expliquer, par exemple, le rayonnement le plus puissant des quasars. Au cours de la dernière décennie, des trous noirs supermassifs ont été découverts, dont beaucoup sont des milliards de fois plus massifs que le Soleil, avec de grands décalages vers le rouge Doppler. Cela signifie qu'ils n'existaient dans notre Univers que 800 millions d'années après le Big Bang.
Cependant, l'astrophysique moderne estime que les trous noirs surviennent à la suite de l'évolution des étoiles, lorsque, au dernier stade, le reste d'une étoile massive, qui a perdu son combustible thermonucléaire, se contracte, s'effondre en un petit corps d'une gravité monstrueuse. Ensuite, ils peuvent grandir, absorbant la matière environnante. La présence de trous noirs aussi jeunes et très massifs jette un doute sur un tel scénario de formation, car alors il n'y avait pas encore assez d'étoiles qui avaient passé tout le chemin de l'évolution.
Des astrophysiciens de l'Université Western du Canada ont développé une théorie de la formation de trous noirs supermassifs dans l'Univers primitif à la suite de l'effondrement direct de la matière sans formation d'étoiles. Ils ont écrit à ce sujet dans les lettres du journal astrophysique.
À leur avis, dans l'Univers primitif, il y avait une courte période de temps pendant laquelle des trous noirs supermassifs pouvaient se former et se développer rapidement sans la formation préalable d'une étoile, attirant simplement le plasma environnant dans le caillot primaire - le «germe». Puis, à un moment donné, les conditions modifiées ont arrêté ce processus. Dans ce cas, les trous noirs se forment très rapidement dans un intervalle de temps extrêmement court. Le scénario d'un tel «effondrement direct» se traduit par des masses initiales de trous noirs beaucoup plus importantes que dans le scénario standard de «restes stellaires».
Un tel scénario de formation de trous noirs supermassifs permet d'expliquer leur existence et leurs masses énormes déjà à un stade très précoce de l'évolution de notre Univers.
