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 génèrent des forces gravitationnelles si intenses 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 intense 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 stellaires entiers.

Notre Voie lactée ne fait pas exception. En son centre se trouve Sagittarius A*, un trou noir supermassif dont la masse équivaut à quatre millions de soleils. Bien que ces trous noirs soient essentiels à l'existence des galaxies, leur formation reste encore un mystère.

Cependant, une nouvelle étude du modèle Pop III.1, menée par l'astrophysicien théoricien Jonathan Tan de l'Université de Virginie, aborde ce problème complexe sous un angle nouveau.

Le professeur Tan s'appuie sur des décennies de recherche pour jeter les bases d'une nouvelle théorie susceptible d'expliquer la formation de ces corps cosmiques géants.

D'après les recherches qu'il a menées avec ses collègues, l'effondrement de la première génération d'étoiles, également appelées protoétoiles, 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 de population III (Illustration : Espace).

Dans l'univers primordial, bien avant l'apparition des galaxies et des planètes, naquit la première génération d'étoiles. Ces étoiles, formées à partir d'hydrogène et d'hélium primordiaux, furent nommées étoiles de Population III par les astrophysiciens.

Le modèle Pop III.1, développé par le professeur Jonathan Tan, décrit des étoiles formées dans des environnements exempts d'éléments lourds. Sans carbone, oxygène ni métaux lourds pour réguler leur 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 colossale leur confère une durée de vie très courte, et elles s'effondrent rapidement pour former les premiers trous noirs.

Ces trous noirs primordiaux, vestiges d'étoiles de population III, servent de germes à la formation de trous noirs géants. Avec le temps, 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 de type III.1 ont également joué un rôle clé dans la formation de l'univers primitif. Leur puissant rayonnement a ionisé l'hydrogène gazeux environnant, amorçant ainsi la réionisation de l'univers.

Ce fut un moment charnière où l'univers changea de structure et d'équilibre énergétique. Il en résulta une illumination cosmique soudaine, appelée « flash » dans les cercles astronomiques.

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

Défis et alternatives

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

Outre l'explication de 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 sombre 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 élucider 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 hypothèse évoque l'effondrement direct de nuages ​​de gaz géants qui ne donnent pas naissance à des 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 primordial sont également remises en question. Les contraintes observationnelles sur le fond diffus cosmologique, notamment l'effet Sunyaev-Zeldovich dynamique, suggèrent que l'ampleur et la chronologie 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