Jusqu’à ~ 40 trous noirs supermassifs ont été observés, dont on pense qu’ils alimentent optiquement quasars brillants; cependant, la formation de ces quasars moins d’un milliard d’années après le Big Bang reste l’un des problèmes en suspens en astrophysique.
Maintenant, une équipe d’astrophysiciens a résolu ce mystère. Ils ont découvert que les premiers quasars se formaient naturellement au début les conditions violentes et turbulentes de l’univers des réservoirs de gaz rares.
Des simulations de superordinateurs dans des études antérieures ont suggéré que premiers quasars se sont formés aux jonctions de flux de gaz rares, froids et puissants. Il n’y en avait qu’une douzaine dans un grand volume d’espace, un milliard d’années-lumière, et pourtant ils devaient faire 100 000 masses solaires lorsqu’ils sont nés. Aujourd’hui trous noirs ne sont généralement que de 10 à 100 masses solaires et émergent lorsque les grandes étoiles manquent de carburant et s’effondrent.
Il a été spéculé que les étoiles avec des masses solaires de 10 000 à 100 00 se sont formées dans l’univers primitif, mais seulement dans des environnements exotiques et finement réglés comme de forts arrière-plans ultraviolets ou des flux supersoniques entre le gaz et matière noire n’avait aucune ressemblance avec les nuages turbulents dans lesquels se sont formés les premiers quasars.
L’équipe d’experts dirigée par le Dr Daniel Whalen du Université de Portsmouth a dit, “Nous pensons à ces étoiles un peu comme des dinosaures sur terre, elles étaient énormes et primitives. Et ils ont eu des vies courtes, vivant juste un quart de million d’années avant de s’effondrer en trous noirs.
« Cette découverte est fascinante car elle bouleverse 20 ans de réflexion sur la origine des premiers trous noirs supermassifs dans l’univers.”
“Nous trouvons des trous noirs supermassifs au centre de la plupart des galaxies massives aujourd’hui, qui peut représenter des millions ou des milliards de fois la masse du soleil. Mais en 2003, nous avons commencé à trouver des quasars – des trous noirs supermassifs très lumineux et à accrétion active comme les phares cosmiques de l’univers primitif – qui existaient moins d’un milliard d’années après la Big Bang. Et personne n’a compris comment ils se sont formés à une époque aussi reculée.
“Nous pensons à ces étoiles un peu comme des dinosaures sur terre, elles étaient énormes et primitives. Et ils ont eu des vies courtes, vivant juste un quart de million d’années avant de s’effondrer en trous noirs.
«Nos modèles de supercalculateurs sont revenus à des temps très anciens et ont découvert que les flux de gaz froids et denses capables de faire croître un milliard de trous noirs de masse solaire en quelques centaines de millions d’années seulement créaient leurs étoiles supermassives sans avoir besoin d’environnements inhabituels. Les courants froids ont entraîné des turbulences dans le nuage qui ont empêché la formation d’étoiles normales jusqu’à ce que le nuage devienne si massif qu’il s’effondre de manière catastrophique sous son poids, formant deux gigantesques étoiles primordiales – l’une de 30 000 masses solaires et l’autre de 40 000. »
“Par conséquent, les seuls nuages primordiaux capables de former un quasar juste après l’aube cosmique – lorsque les premières étoiles de l’univers se sont formées – ont également créé leurs graines massives. Ce résultat simple et beau explique non seulement l’origine des premiers quasars mais aussi leur démographie – leur nombre aux premiers temps.
“Les premiers trous noirs supermassifs étaient simplement une conséquence naturelle de la formation de structures dans les cosmologies de matière noire froide – les enfants de la toile cosmique.”
Référence de la revue :
- Latif, MA, Whalen, DJ, Khochfar, S. et al. Des flux froids turbulents ont donné naissance aux premiers quasars. La nature 607, 48–51 (2022). EST CE QUE JE: 10.1038/s41586-022-04813-y
