À l’aide de simulations informatiques, une équipe de chercheurs dirigée par des scientifiques de l’Université de Cambridge a exploré la croissance rapide des trous noirs supermassifs au cours des premiers stades de l’univers, lorsque les premières étoiles et galaxies commençaient à se former. Ils ont simulé les conditions du premier univers, en se concentrant sur les interactions entre la matière noire, le gaz et les trous noirs.
Les simulations ont montré que les premiers quasars se sont formés à partir de gaz vierge selon un processus appelé « accrétion froide ». Lors de l'accrétion froide, le gaz se refroidit lorsqu'il tombe sur un trou noir supermassif, formant un disque dense de gaz autour du trou noir. Ce disque devient instable et se fragmente, entraînant la formation d’amas massifs de gaz qui s’effondrent encore sous leur gravité.
Lorsque ces amas de gaz tombent vers le trou noir, ils se réchauffent sous l’effet de la friction et libèrent d’énormes quantités d’énergie sous forme de rayonnement, créant ainsi un quasar. La production d’énergie de ces quasars est si puissante qu’elle peut surpasser des galaxies entières.
Les chercheurs ont découvert que la formation des premiers quasars était influencée par plusieurs facteurs, notamment la masse du trou noir supermassif, la quantité de gaz disponible pour l'accrétion et la densité de matière noire dans la région environnante. Ils ont montré que la combinaison de ces facteurs créait des conditions favorables à la croissance rapide de trous noirs supermassifs et à la formation de quasars dans l’univers primitif.
L'étude suggère également que les premiers quasars pourraient jouer un rôle important dans l'évolution et l'ionisation de l'univers. Le rayonnement intense émis par les quasars peut chauffer et ioniser le gaz environnant, contribuant ainsi à l'ionisation du milieu intergalactique (IGM) et à la formation des premières étoiles et galaxies.
Le Dr Yuval Birnboim, de l'Institut d'astronomie de Cambridge et auteur principal de l'étude, a déclaré :« Nos simulations fournissent un aperçu alléchant de l'aube cosmique, lorsque les premiers quasars ont illuminé l'univers. Comprendre la formation de ces objets puissants est crucial pour percer les mystères de la formation des galaxies et de l’univers primitif. »
En découvrant le mécanisme de formation des premiers quasars, l’équipe de recherche a fourni des informations précieuses sur les premiers stades de l’univers et l’évolution des trous noirs supermassifs. Les résultats approfondissent notre compréhension des processus complexes qui ont façonné l’univers que nous observons aujourd’hui.
