Les astrophysiciens de l'Université Western ont trouvé des preuves de la formation directe de trous noirs qui n'ont pas besoin d'émerger d'un vestige d'étoile. La production de trous noirs dans l'univers primitif, formé de cette manière, peut fournir aux scientifiques une explication de la présence de trous noirs extrêmement massifs à un stade très précoce de l'histoire de notre univers.

Shantanu Basu et Arpan Das du département de physique et d'astronomie de Western ont développé une explication de la distribution observée des masses et des luminosités des trous noirs supermassifs, pour laquelle il n'y avait auparavant aucune explication scientifique. Les résultats ont été publiés aujourd'hui par Lettres de revues astrophysiques .

Le modèle est basé sur une hypothèse très simple :les trous noirs supermassifs forment très, très vite sur très, de très courtes périodes de temps et puis soudainement, Ils se sont arrêter. Cette explication contraste avec la compréhension actuelle de la formation des trous noirs de masse stellaire, c'est-à-dire qu'ils émergent lorsque le centre d'une étoile très massive s'effondre sur lui-même.

"Ceci est une preuve d'observation indirecte que les trous noirs proviennent d'effondrements directs et non de restes stellaires, " dit Basu, professeur d'astronomie à Western, reconnu internationalement comme un expert des premiers stades de la formation des étoiles et de l'évolution des disques protoplanétaires.

Basu et Das ont développé le nouveau modèle mathématique en calculant la fonction de masse des trous noirs supermassifs qui se forment sur une période de temps limitée et subissent une croissance exponentielle rapide de la masse. La croissance de la masse peut être régulée par la limite d'Eddington qui est définie par un équilibre des forces de rayonnement et de gravitation ou peut même la dépasser d'un facteur modeste.

"Les trous noirs supermassifs n'ont eu qu'une courte période pendant laquelle ils ont pu se développer rapidement, puis à un moment donné, à cause de tout le rayonnement dans l'univers créé par d'autres trous noirs et étoiles, leur production s'est arrêtée, " explique Basu. " C'est le scénario de l'effondrement direct. "

Au cours de la dernière décennie, de nombreux trous noirs supermassifs qui sont un milliard de fois plus massifs que le Soleil ont été découverts à des décalages vers le rouge élevés, ' ce qui signifie qu'ils étaient en place dans notre univers dans les 800 millions d'années après le Big Bang. La présence de ces trous noirs jeunes et très massifs remet en cause notre compréhension de la formation et de la croissance des trous noirs. Le scénario d'effondrement direct permet des masses initiales bien supérieures à ce qu'implique le scénario standard des restes stellaires, et peut aller un long chemin à expliquer les observations. Ce nouveau résultat fournit la preuve que de tels trous noirs à effondrement direct ont bien été produits dans l'univers primitif.

Basu pense que ces nouveaux résultats peuvent être utilisés avec des observations futures pour déduire l'histoire de la formation des trous noirs extrêmement massifs qui existent aux tout premiers temps de notre univers.