Très probablement, la dernière image qui vient à l'esprit lorsque l'on pense aux trous noirs est qu'ils doivent être nourris, choyés et protégés lorsqu'ils sont jeunes. Mais de nouvelles recherches révèlent que les premiers grands trous noirs de l'univers se sont probablement formés et se sont développés profondément à l'intérieur de gigantesques cocons en forme d'étoile qui ont étouffé leur puissant rayonnement X et empêché les gaz environnants d'être emportés.
"Jusqu'à récemment, la pensée de beaucoup était que les trous noirs supermassifs ont commencé par la fusion de nombreux petits trous noirs dans l'univers", a déclaré Mitchell Begelman, de l'Université du Colorado à Boulder. "Ce nouveau modèle de développement de trous noirs indique une voie alternative possible à leur formation."
On pense que les trous noirs ordinaires sont des restes d'étoiles légèrement plus grandes que notre soleil qui ont consommé leur carburant et sont mortes.
Mais les premiers grands trous noirs se sont probablement formés à partir de très grandes étoiles qui se sont formées au début de l'Univers, probablement au cours des quelques centaines de millions d'années après le Big Bang. Le processus unique de ces grandes étoiles devenant des trous noirs comprend la formation d'un cocon protecteur, fait de gaz.
"Ce qui est nouveau ici, c'est que nous pensons que nous avons trouvé un nouveau mécanisme pour former ces étoiles supermassives géantes, ce qui nous donne une nouvelle façon de comprendre comment les grands trous noirs ont pu se former relativement rapidement", a déclaré Begelman.
Ces premières étoiles supermassives auraient atteint une taille énorme - autant que des dizaines de millions de fois la masse de notre soleil - et auraient été de courte durée, avec son noyau s'effondrant en seulement quelques millions d'années.
La principale exigence pour la formation d'étoiles supermassives est l'accumulation de matière à un rythme d'environ une masse solaire par an, a déclaré Begelman. En raison de l'énorme quantité de matière consommée par les étoiles supermassives, les trous noirs de graines qui se sont formés en leur centre peuvent avoir commencé beaucoup plus gros que les trous noirs ordinaires.
Begelman a déclaré que les étoiles supermassives brûlant de l'hydrogène auraient dû être stabilisées par leur propre rotation ou une autre forme d'énergie comme les champs magnétiques ou la turbulence afin de faciliter la croissance rapide des trous noirs en leur centre.
Après la formation des trous noirs des graines, le processus est entré dans sa deuxième étape, que Begelman a surnommée l'étape de «quasistar». Dans cette phase, les trous noirs se sont développés rapidement en avalant la matière de l'enveloppe gonflée de gaz qui les entoure, qui a finalement gonflé à une taille aussi grande que le système solaire de la Terre et s'est refroidie en même temps, a-t-il déclaré.
Une fois les quasistars refroidis au-delà d'un certain point, le rayonnement a commencé à s'échapper à un rythme si élevé qu'il a provoqué la dispersion de l'enveloppe de gaz et laissé des trous noirs jusqu'à 10 000 fois ou plus la masse du soleil de la Terre. Avec une si grande longueur d'avance sur les trous noirs ordinaires, ils auraient pu devenir des trous noirs supermassifs des millions ou des milliards de fois la masse du soleil en avalant du gaz des galaxies environnantes ou en fusionnant avec d'autres trous noirs lors de collisions galactiques extrêmement violentes.
Begelman a déclaré que les grands trous noirs formés à partir des premières étoiles supermassives auraient pu avoir un impact énorme sur l'évolution de l'univers, y compris la formation de galaxies, pouvant éventuellement produire des quasars - les centres énergétiques très brillants de galaxies lointaines qui peuvent être mille milliards de fois plus lumineuses. que notre soleil.
L'article de Begelman sera publié dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
Source: EurekAlert
