Histoire de l'univers avec les trous noirs primordiaux. Crédit :Agence spatiale européenne
Comment se sont formés les trous noirs supermassifs ? Qu'est-ce que la matière noire ? Dans un modèle alternatif de la naissance de l'univers, par rapport à l'histoire "manuelle" de l'univers, une équipe d'astronomes propose que ces deux mystères cosmiques puissent être expliqués par des soi-disant "trous noirs primordiaux".
Nico Cappelluti (Université de Miami), Günther Hasinger (Directeur scientifique de l'ESA) et Priyamvada Natarajan (Université de Yale), suggèrent que les trous noirs existaient depuis le début de l'univers et que ces trous noirs primordiaux pourraient eux-mêmes être des trous encore inexpliqués matière noire. La nouvelle étude est acceptée pour publication dans The Astrophysical Journal .
"Les trous noirs de différentes tailles sont encore un mystère. Nous ne comprenons pas comment des trous noirs supermassifs ont pu devenir si énormes dans le temps relativement court disponible depuis l'existence de l'univers", explique Günther Hasinger.
À l'autre extrémité de l'échelle, il pourrait également y avoir de très petits trous noirs, comme le suggèrent les observations de Gaia de l'ESA, par exemple. S'ils existent, ils sont trop petits pour s'être formés à partir d'étoiles mourantes.
"Notre étude montre que sans introduire de nouvelles particules ou une nouvelle physique, nous pouvons résoudre les mystères de la cosmologie moderne, de la nature de la matière noire elle-même à l'origine des trous noirs supermassifs", déclare Nico Cappelluti.
Si la plupart des trous noirs se sont formés immédiatement après le Big Bang, ils auraient pu commencer à fusionner dans l'univers primitif, formant de plus en plus de trous noirs massifs au fil du temps. Le futur observatoire spatial des ondes gravitationnelles de l'ESA, LISA, pourrait capter les signaux de ces fusions si des trous noirs primordiaux existent. Les petits trous noirs pourraient simplement être les trous noirs primordiaux qui n'ont pas encore fusionné en plus grands.
Vue d'artiste du télescope spatial James Webb. Crédit :ESA/ATG medialab
Selon ce modèle, l'univers serait rempli de trous noirs partout. Les étoiles commenceraient à se former autour de ces amas de "matière noire", créant des systèmes solaires et des galaxies sur des milliards d'années. Si les premières étoiles se formaient effectivement autour de trous noirs primordiaux, elles existeraient plus tôt dans l'univers que prévu par la "norme". modèle.
"Les trous noirs primordiaux, s'ils existent, pourraient bien être les graines à partir desquelles tous les trous noirs se forment, y compris celui au centre de la Voie lactée", déclare Priyamvada Natarajan.
La mission Euclid de l'ESA, qui sondera l'univers sombre plus en détail que jamais auparavant, pourrait jouer un rôle dans la quête pour identifier les trous noirs primordiaux comme candidats à la matière noire.
Le prochain télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb, une machine à voyager dans le temps cosmique qui remonte à plus de 13 milliards d'années, éclairera davantage ce mystère.
"Si les premières étoiles et galaxies se sont déjà formées au soi-disant" âge sombre ", Webb devrait pouvoir en voir la preuve", ajoute Günther.
