Des trous noirs mystérieux et massifs se sont développés rapidement par Gas-Guzzling

Trous noirs supermassifs

Voici une distribution de masse cosmologique à grande échelle à partir d'une simulation informatique étudiant la croissance des trous noirs supermassifs dans l'univers primitif. La densité de gaz projetée sur tout le volume est indiquée dans l'image d'arrière-plan. Les deux images du haut montrent deux gros plans des régions où se forme le trou noir le plus massif. Le trou noir est au centre de l'image et est alimenté par des flux de gaz froids. (Crédit image : Yu Feng)



Selon une nouvelle étude, les premiers trous noirs supermassifs de l'univers se sont développés si rapidement en engloutissant un flux constant de gaz froid.



Les chercheurs se sont longtemps demandé ce qui avait alimenté la croissance rapide de ces énormes trous noirs, qui étaient déjà des monstres peu de temps après la réunion des premières galaxies. La nouvelle étude, basée sur des simulations de superordinateurs, pourrait apporter une réponse : de minces brins de gaz froid s'écoulant directement dans la gueule des trous noirs à une vitesse vertigineuse.

'Nous ne savions pas qu'ils allaient se présenter', a déclaré le co-auteur de l'étude Rupert Croft, de l'Université Carnegie Mellon à Pittsburgh, dans un communiqué du 12 décembre. 'C'était incroyable de mesurer leurs masses et de dire 'Wow ! Ils ont exactement la bonne taille et s'affichent exactement au bon moment.' C'est une réussite pour la théorie moderne de la cosmologie.



De grands trous noirs dans la jeunesse de l'univers

On pense que les trous noirs supermassifs se trouvent au centre de la plupart, sinon de toutes les galaxies, y compris notre propre Voie lactée. Ils sont incroyablement gigantesques; les scientifiques en ont récemment découvert deux qui détiennent chacun environ autant de masse que 10 milliards de soleils.

Les trous noirs supermassifs existent depuis les tout premiers jours de l'univers, à peine 700 millions d'années après le Big Bang, selon les scientifiques. (L'univers a environ 13,7 milliards d'années). C'est étonnamment tôt, ont ajouté les chercheurs, puisque les premières étoiles et galaxies venaient de se former quelques centaines de millions d'années auparavant.

«Le Sloan Digital Sky Survey a découvert des trous noirs supermassifs à moins d'un milliard d'années. Ils avaient la même taille que les trous noirs les plus massifs d'aujourd'hui, qui ont 13,6 milliards d'années », a déclaré l'auteur principal Tiziana Di Matteo, également de Carnegie Mellon. «C'était un casse-tête. Pourquoi certains trous noirs se forment-ils si tôt alors qu'il faut tout l'âge de l'univers pour que d'autres atteignent la même masse ? [ Photos : les trous noirs de l'univers ]



Résoudre l'énigme

Di Matteo et ses collègues ont voulu résoudre cette énigme. Ils ont donc utilisé des superordinateurs pour effectuer une simulation cosmologique à grande échelle qui a recréé le premier milliard d'années après le Big Bang .

«Cette simulation est vraiment gigantesque. C'est le plus grand en termes de niveau de physique et de volume réel », a déclaré Di Matteo. «Nous l'avons fait parce que nous étions intéressés à regarder des choses rares dans l'univers, comme les premiers trous noirs. Parce qu'ils sont si rares, vous devez chercher dans un grand volume d'espace.'



Normalement, lorsque du gaz froid s'écoule vers un trou noir, il entre en collision avec d'autres gaz dans la galaxie environnante, le faisant chauffer avant d'entrer dans le trou noir. Ce processus, provoqué par un échauffement par choc, freine quelque peu la croissance des trous noirs.

Mais les simulations de l'équipe suggèrent que les premiers trous noirs supermassifs n'ont rencontré aucun contrôle de leur croissance. Au contraire, des flux de gaz froid ont probablement été canalisés directement dans leurs gosiers le long des filaments qui structurent l'univers, provoquant une croissance des trous noirs plus rapide que tout ce qui se trouvait dans l'univers primitif, ont déclaré les chercheurs.

Les résultats seront publiés dans l'Astrophysical Journal Letters.

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