Les premiers trous noirs géants ont grandi à un rythme ultra-rapide grâce à "l'aide" des galaxies voisines, dont le rayonnement a empêché les étoiles de se former à l'intérieur des "embryons" des futurs géants de l'Univers, selon un article publié dans la revue Nature Astronomy.
«L'effondrement d'une galaxie et la formation d'un trou noir d'une masse d'un million de soleils se produisent dans ce cas en seulement 100 mille ans, un instant selon les normes cosmiques. Après quelques millions d'années, il atteint une masse d'un milliard de soleils, ce qui est nettement plus rapide que ce à quoi on s'attendait », a déclaré Zoltan Haiman de l'Université Columbia à New York (USA).
On pense que les centres de la plupart des galaxies massives abritent des trous noirs supermassifs, dont la masse peut aller d'un million à des milliards de fois la masse du Soleil. 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 les astrophysiciens de cela - il s'est avéré qu'elles étaient habitées par des trous noirs avec une masse de dizaines de milliards de soleils. De tels objets, comme le montrent les calculs, n'auraient tout simplement pas le temps d'atteindre une telle 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 de la présence d'amas de matière noire en eux.
Hyman et ses collègues ont proposé un autre scénario inhabituel pour la naissance des plus grands trous noirs de l'Univers, dans lequel le rôle clé n'est pas joué par leurs «embryons», mais par leurs voisins spatiaux - d'autres grandes galaxies.
Le principal obstacle à la croissance des trous noirs, selon Hyman, sont les étoiles, ou plutôt le processus de leur formation. Lorsque les trous noirs commencent à se développer, des amas de matière, des nébuleuses, où naissent des dizaines et des centaines d'étoiles, apparaissent à l'intérieur de leur «embryon». Les étoiles attireront le gaz et l'empêcheront de se déplacer vers le trou noir, grâce auquel sa croissance s'arrêtera d'elle-même.
Le processus de formation d'étoiles peut être arrêté si, au moment où «l'embryon» d'un trou noir est comprimé, les molécules d'hydrogène qu'il contient sont divisées en atomes ou ions individuels. Ceci, comme Hyman et ses collègues l'ont suggéré, pourrait être accompli par une assez grande galaxie avec un nombre important de jeunes étoiles émettant de grandes quantités de rayons X et de rayonnement ultraviolet.
Les scientifiques ont testé cette idée en créant un modèle informatique de l'univers primitif, habité par les premières galaxies et les graines de trous noirs. Comme leurs calculs l'ont montré, les grandes galaxies peuvent en fait accélérer la croissance des trous noirs chez leurs «voisins» si elles sont situées à une certaine distance d'elles et ont la masse et la luminosité correctes. Ensuite, le gaz des galaxies voisines se décompose en atomes, mais ne chauffe pas tellement que la galaxie se désintègre simplement en parties sans former de trou noir.
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Tous ces calculs, comme le soulignent les scientifiques, n'excluent pas des scénarios alternatifs pour la formation des plus grands trous noirs de l'Univers. Hyman et ses collègues espèrent que le lancement du télescope James Webb, le plus grand télescope orbital du monde, aidera à voir ces premières galaxies et à comprendre si elles ont vraiment aidé à la croissance des trous noirs ou si elles se sont formées d'une autre manière.
