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Des trous noirs pourraient se former à partir de la matière noire, avance une étude

Crédits : EHT Collaboration

Comment les trous noirs supermassifs se sont-ils formés au départ ? C’est le casse-tête que les scientifiques tentent de résoudre pour comprendre l’évolution des galaxies. Plutôt que les scénarios de formation conventionnels, une nouvelle étude théorique propose un nouveau mécanisme de création de trous noirs supermassifs à partir de matière noire. 

Avant d’avoir un trou noir, vous devez normalement passer par la case “étoile massive”. Les modèles de formation standard impliquent en effet tous de la matière baryonique s’effondrant sur elle-même pour former des “puits gravitationnels” qui se développent ensuite avec le temps.

Or, on observe la présence de trous noirs supermassifs quelques centaines de millions d’années seulement après la création de l’Univers. Leur formation reste encore mystérieuse, dans la mesure où, à ces époques, les “graines” laissées par les premières étoiles ne sont pas censées être assez grandes pour donner naissance à de tels ogres cosmiques. La grande question est : comment sont-ils apparus ?

Certains chercheurs ont déjà proposé l’idée que des nuages de gaz et de poussière suffisamment massifs puissent finir par s’effondrer directement sur eux-mêmes, donnant finalement naissance à des trous noirs sans passer par la case “étoiles”.

Dans le cadre de nouveaux travaux théoriques, des astronomes proposent une autre alternative. D’après eux, certains trous noirs supermassifs primitifs pourraient se former directement à partir de la matière noire dans les régions à haute densité des centres galactiques.

La matière noire, c’est quoi ?

La matière noire est l’un des plus grands mystères de l’astrophysique moderne. Nous savons qu’elle existe par l’influence gravitationnelle qu’elle exerce sur son environnement, mais nous ne connaissons pas encore sa composition. Cette matière étant malheureusement insensible à la force électromagnétique, elle ne peut absorber, refléter ou émettre de la lumière. C’est pourquoi elle nous est invisible.

Et il y en a beaucoup ! La matière baryonique, dite “ordinaire” (celle qui compose votre corps comme celui des étoiles et des planètes) représente en effet moins de 5 % de toute la matière de l’Univers, contre environ 26,8 % de matière noire (le reste, c’est de l’énergie sombre).

Ceci étant dit, cette nouvelle recherche propose l’existence potentielle de noyaux galactiques stables faits de matière noire et entourés d’un halo de matière noire diluée, constatant que les cœurs de ces structures pourraient devenir si concentrés qu’ils pourraient également s’effondrer en trous noirs supermassifs à partir d’un seuil critique.

trous noirs matière noire
Illustration d’une galaxie spirale intégrée dans une plus grande distribution de matière noire invisible (halo coloré en bleu). Crédits : ESO/L. Calçada

Selon le modèle, former des trous noirs ainsi pourrait se produire beaucoup plus rapidement que par d’autres mécanismes de formation proposés, et donc permettre à ces ogres supermassifs de se former dans l’Univers primitif sans nécessiter de formation préalable d’étoiles.

Ces travaux sont publiés dans les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.