BPrès d’un milliard d’années après le Big Bang, le premier quasar de l’univers – le trou noir supermassif au centre d’une galaxie nouvellement formée – est entré en éruption. Mais comment des objets aussi gros qu’un milliard de masses solaires ont-ils pu apparaître en si peu de temps – d’un point de vue astronomique ?
Une équipe internationale de chercheurs a trouvé la réponse à cette question à l’aide de simulations informatiques : un flux de gaz froid et turbulent se condense pour former le premier trou noir d’une masse de dix à cent mille masses solaires. Les scientifiques écrivent que ces objets agissent alors comme des “graines” pour la formation de trous noirs supermassifs Dans la revue “Nature”.
Dans le monde d’aujourd’hui, presque toutes les galaxies ont un trou noir massif en son centre avec une masse de millions à des milliards de fois la masse de notre Soleil. Au début, les astronomes pensaient que ces trous noirs supermassifs augmenteraient plus ou moins uniformément tout au long de l’histoire cosmique. Cependant, cette idée a dû être corrigée lorsque de nombreux quasars ont été découverts dans l’univers primitif. Ce sont également des trous noirs supermassifs où la matière circule et se réchauffe au cours du processus – c’est pourquoi les quasars brillent plus que la galaxie en leur centre.
“Des simulations cosmiques ont montré que ces quasars auraient pu se former à travers des flux de gaz froids”, ont expliqué Mohammed Latif de l’Université des Émirats arabes unis et ses collègues d’Autriche, de Grande-Bretagne et du Canada. “Mais la condition préalable à cela est que des trous noirs contenant dix à cent mille masses solaires existent. Cependant, jusqu’à présent, il n’y a pas d’explication concluante pour sa formation.”
Bien que des scénarios inhabituels puissent conduire à la formation de ces “graines” de trous noirs supermassifs, ils expliquent rarement la fréquence des quasars dans le jeune univers.
Latif et ses collègues ont maintenant utilisé avec succès des simulations informatiques à haute résolution pour trouver une explication à la formation des premiers trous noirs. Comme le rapportent les scientifiques, l’afflux de gaz froid dans les galaxies qui se sont formées dans le jeune univers provoque de fortes turbulences – ces turbulences empêchent les étoiles de se former normalement à partir du gaz.
Ce n’est que lorsque la masse accumulée de gaz froid atteint 30 000 à 40 000 masses solaires que le nuage de gaz dense s’effondre sous l’influence de sa propre gravité et forme un trou noir supermassif.
Selon Latif et ses collègues, ce processus simple et puissant garantit que partout où il y a suffisamment de gaz pour former un quasar, une “graine” peut se former initialement. Ce processus se produit également assez fréquemment pour tenir compte du nombre de quasars. “Les premiers quasars sont une conséquence naturelle de la formation de structures dans l’univers primitif et ne nécessitent pas d’environnements exotiques bien réglés, comme on le pensait auparavant”, ont déclaré les chercheurs.
