Comment se forment les trous noirs dans l’univers ?

(Dan Tri) - Les trous noirs sont des géants dont la masse est des millions, voire des milliards de fois supérieure à celle de notre Soleil. Ils créent des forces gravitationnelles si puissantes que même la lumière ne peut s'en échapper.

Simulation d'un trou noir supermassif (Illustration : Adobe).

Au centre de la plupart des galaxies se cache un géant cosmique : un trou noir supermassif. Ces objets mystérieux, dont la masse est des millions, voire des milliards de fois supérieure à celle de notre Soleil, exercent une attraction gravitationnelle si puissante que même la lumière ne peut s'en échapper.

Les trous noirs sont si massifs qu'ils façonnent les galaxies qui les entourent. Ils influencent la formation des étoiles, l'évolution des galaxies et même les mouvements d'amas d'étoiles entiers.

Notre Voie lactée ne fait pas exception. En son centre se trouve Sagittarius A*, un trou noir supermassif dont la masse équivaut à celle de quatre millions de soleils. Bien que ces trous noirs soient essentiels à l'existence des galaxies, nous ignorons encore avec certitude comment ils se forment.

Cependant, une nouvelle étude du modèle Pop III.1, dirigée par l’astrophysicien théoricien Jonathan Tan de l’Université de Virginie, aborde ce problème déroutant avec une nouvelle perspective.

Le professeur Tan s’appuie sur des décennies de recherche pour jeter les bases d’une nouvelle théorie qui pourrait expliquer comment ces corps cosmiques géants se sont formés.

Selon les recherches menées par lui et ses collègues, l’effondrement de la première génération d’étoiles, également appelées proto-étoiles, pourrait avoir conduit à la formation de trous noirs supermassifs.

Modèle Pop III.1

Les étoiles formées à partir d'hydrogène et d'hélium primordiaux sont appelées étoiles Pop III (Illustration : Espace).

Dans l'univers primitif, bien avant l'apparition des galaxies et des planètes, la première génération d'étoiles est née. Ces étoiles, formées d'hydrogène et d'hélium primordiaux, ont été baptisées étoiles Pop III par les astrophysiciens.

Le modèle Pop III.1, développé par le professeur Jonathan Tan, décrit les étoiles qui se sont formées dans des environnements non affectés par les éléments lourds. Sans carbone, oxygène ni métaux lourds pour réguler le processus de refroidissement, ces premières étoiles auraient pu atteindre des masses extrêmement élevées.

Imaginez des étoiles des centaines de fois plus massives que notre Soleil. Leur taille gigantesque leur confère une courte durée de vie et leur effondrement rapide donne naissance aux premiers trous noirs.

Ces trous noirs primordiaux, vestiges d'étoiles Pop III, servent de germes à la formation de trous noirs géants. À terme, ils grossissent et deviennent les trous noirs supermassifs que nous observons aujourd'hui au centre des galaxies. Les scientifiques ont même découvert un trou noir supermassif dont la masse est 36 milliards de fois supérieure à celle du Soleil.

Les étoiles Pop III.1 ont également joué un rôle clé dans la formation de l'univers primitif. Leur puissant rayonnement a ionisé l'hydrogène gazeux environnant, initiant la réionisation de l'univers.

Ce fut un moment charnière où l'univers modifia sa structure et son équilibre énergétique. Il en résulta une soudaine illumination cosmique, appelée « flash » dans le monde astronomique.

La double influence des étoiles Pop III.1 les rend importantes pour comprendre les débuts de la structure cosmique.

Défis et alternatives

Le modèle Pop III.1 est toujours considéré comme une théorie scientifiquement acceptée (Illustration : Espace).

En plus d’expliquer la formation des trous noirs supermassifs, la théorie Pop III.1 aborde également plusieurs problèmes majeurs non résolus en cosmologie.

Ces questions incluent la « tension de Hubble », le débat sur l’énergie noire dynamique, ainsi que les anomalies liées aux masses des neutrinos.

En reliant les premières étoiles et leurs vestiges de trous noirs à l’évolution à grande échelle de l’univers, le modèle du professeur Tan offre une perspective unique qui pourrait aider à percer de nombreux mystères.

Le scénario Pop III.1 n'est cependant pas la seule hypothèse. D'autres théories suggèrent que les trous noirs primordiaux se sont formés directement à partir des fluctuations de densité survenues dans les premières secondes suivant le Big Bang.

Ces trous noirs pourraient être les germes de trous noirs supermassifs. Une autre approche suggère l'effondrement direct de nuages ​​de gaz géants qui ne forment pas d'étoiles.

Chaque théorie propose un mécanisme différent, tous visant à expliquer les mystères de l’univers.

Les prédictions du modèle Pop III.1 concernant l'ionisation de l'univers primitif sont également remises en question. Les contraintes observationnelles sur le fond diffus cosmologique, en particulier l'effet dynamique Sunyaev-Zeldovich, suggèrent que l'ampleur et le moment de la réionisation pourraient être difficiles à concilier.

Néanmoins, le modèle Pop III.1 est toujours considéré comme une théorie convaincante, continuant d'alimenter le débat sur la façon dont l'une des premières structures de l'univers s'est formée.

Source : https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm