Selon des chercheurs de l’université de Western Ontario (Canada), les trous noirs supermassifs se seraient formés par effondrement direct et non à partir de restes stellaires. © ChiccoDodiFC, Fotolia

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Trous noirs supermassifs : une nouvelle théorie pour leur formation

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Les astronomes ont longtemps pensé que tous les trous noirs de notre Univers s'étaient formés à partir de restes d'étoiles. Et que certains étaient devenus supermassifs après avoir accrété de la matière pendant des milliards d'années. Mais des chercheurs avancent aujourd'hui une autre théorie, qu'ils ont baptisée théorie de l'effondrement direct.

À la fin de leur vie, certaines étoiles - typiquement, des étoiles de plusieurs masses solaires - s'effondrent sur elles-mêmes. Elles deviennent tellement denses que même la lumière ne parvient plus à s'en échapper. Elles forment alors un trou noir. Sur le papier, les choses sont presque simples.

Mais ces dernières années, de nombreux trous noirs supermassifs - des trous noirs de milliards de fois la masse du Soleil - ont été découverts. Tous, avec ce que les astronomes qualifient d'important décalage vers le rouge, qui leur permet de donner un âge à ces trous noirs. Selon eux, ils auraient déjà existé alors que notre Univers n'avait pas plus de 800 millions d'années. Des observations qui suggèrent qu'ils ne sont pas nés de l'effondrement d'étoiles puis de l'accrétion lente de matière stellaire.

Et des chercheurs de l'université de Western Ontario (Canada) pourraient bien avoir trouvé enfin une explication. Leur modèle repose sur une hypothèse simple. Les trous noirs supermassifs se formeraient en fait très, très rapidement, sur des périodes de temps très, très brèves. Puis cesseraient aussi brusquement de croître.

La présence dans l’Univers primitif de trous noirs supermassifs posait question aux astronomes. Des chercheurs de l’université de Western Ontario pourraient avoir trouvé quelques réponses. © Scott Woods, Université de Western Ontario

La théorie de l’effondrement direct

Une théorie qu'ils ont baptisée la théorie de l'effondrement direct. Car le processus ne fait pas intervenir des restes stellaires. Il repose sur un nouveau modèle mathématique développé à partir du calcul de la fonction de masse de trous noirs supermassifs qui se formeraient sur une période de temps limitée et connaîtraient une croissance en masse très rapide.

Le scénario de l'effondrement direct suppose une brève période de croissance rapide

« Dans notre scénario de l'effondrement direct, les trous noirs supermassifs n'ont connu qu'une brève période de croissance rapide, puis à cause de toutes les radiations dans l'Univers créées par d'autres trous noirs et étoiles, leur production s'est arrêtée », explique Shantanu Basu, professeur à l'université de Western Ontario.

Ce scénario d'effondrement direct autorise des masses initiales beaucoup plus grandes que ce qui est supposé par le scénario standard de l'effondrement stellaire. Et il peut contribuer dans une large mesure à expliquer les observations réalisées ces dernières années.

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