Cette image simulée par ordinateur montre un trou noir supermassif au cœur d'une galaxie. La région noire au centre représente l'horizon des événements du trou noir, où aucune lumière ne peut échapper à l'emprise gravitationnelle de l'objet massif. La puissante gravité du trou noir déforme l'espace autour de lui comme un miroir funhouse. La lumière des étoiles d'arrière-plan est étirée et maculée lorsque les étoiles frôlent le trou noir. Crédit :NASA, ESA, et D. Coe, J. Anderson, et R. van der Marel (STScI)
Une équipe interdisciplinaire de physiciens et d'astronomes du centre d'excellence GRAPPA de l'Université d'Amsterdam pour la physique de la gravitation et des astroparticules a mis au point une nouvelle stratégie pour rechercher les trous noirs « primordiaux » produits dans l'univers primitif. De tels trous noirs sont peut-être responsables des événements d'ondes gravitationnelles observés par l'observatoire des ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser.
Dans un article paru dans Lettres d'examen physique cette semaine, les chercheurs montrent notamment que le manque de rayons X lumineux et de sources radio au centre de notre galaxie défavorise fortement la possibilité que ces objets constituent l'ensemble de la mystérieuse matière noire de l'univers.
L'existence de trous noirs des dizaines de fois plus massifs que notre Soleil a été confirmée récemment par l'observation d'ondes gravitationnelles, produit par la fusion de paires de trous noirs massifs, avec l'interféromètre LIGO. L'origine de ces objets n'est pas claire, mais une possibilité excitante est qu'ils sont originaires du tout premier univers, peu après le Big Bang. Il a été suggéré que ces trous noirs « primordiaux » pourraient constituer toute la matière noire de l'univers – la substance mystérieuse qui semble imprégner toutes les structures astrophysiques et cosmologiques, et c'est fondamentalement différent de la matière faite d'atomes que nous connaissons.
Une équipe interdisciplinaire de physiciens et d'astronomes UvA a proposé de rechercher des trous noirs primordiaux dans notre galaxie en étudiant les rayons X et l'émission radio que ces objets produiraient lorsqu'ils parcourraient la galaxie et accrèteraient du gaz du milieu interstellaire. Les chercheurs ont montré que la possibilité que ces objets constituent toute la matière noire de la galaxie est fortement défavorisée par le manque de sources lumineuses observé au centre galactique.
«Nos résultats sont basés sur une modélisation réaliste de l'accrétion de gaz sur les trous noirs, et du rayonnement qu'ils émettent, ce qui est compatible avec les observations astronomiques actuelles. Ces résultats sont robustes face aux incertitudes astrophysiques », dit Riley Connors, Doctorant à l'UvA et expert en astrophysique des trous noirs. "Ce qui est encore plus intéressant", ajoute Daniele Gaggero, premier auteur de la publication, 'est-ce qu'avec de futurs radiotélescopes et télescopes à rayons X plus sensibles, notre stratégie de recherche proposée peut nous permettre de découvrir une population de trous noirs primordiaux dans notre galaxie, même si leur contribution à la matière noire est faible.'
« Une mise en œuvre convaincante de notre idée originale a été possible grâce à l'effort collectif d'une équipe interdisciplinaire de scientifiques du Centre d'excellence GRAPPA pour la physique des astroparticules », dit Gianfranco Bertone, porte-parole de GRAPPA. « Cela inclut les théoriciens qui étudient la matière noire et la formation des trous noirs, des astrophysiciens modélisant le processus d'accrétion ultérieur, et les astronomes travaillant sur les observations radio et rayons X.'
Les nouvelles découvertes devraient faire la lumière sur la formation et l'origine des trous noirs primordiaux ainsi que des trous noirs astrophysiques standard qui se forment lorsque les étoiles s'effondrent.
