Des trous noirs supermassifs pourraient-ils être formés à partir de matière noire ?

Vue d'artiste d'une galaxie spirale intégrée dans une plus grande distribution de matière noire invisible, connue sous le nom de halo de matière noire (colorée en bleu)
Vue d'artiste d'une galaxie spirale intégrée dans une plus grande distribution de matière noire invisible, connue sous le nom de halo de matière noire (colorée en bleu). Des études portant sur la formation de halos de matière noire ont suggéré que chaque halo pourrait abriter une matière très dense. noyau de matière noire, qui pourrait potentiellement imiter les effets d'un trou noir central, ou éventuellement s'effondrer en n'en former qu'un.ESO/L. Calçada, Attribution (CC BY 4.0)

Au cœur de presque toutes les galaxies se cache un monstre: un trou noir supermassif dont la masse est des millions, voire des milliards de fois, celle du soleil. Les astronomes tentent toujours de comprendre comment se forment ces énormes bêtes et si elles se forment avant ou après les galaxies qui les entourent. Aujourd’hui, de nouvelles recherches suggèrent que leur formation pourrait être liée à un autre grand mystère de l’astronomie: Matière noire.

La plupart des trous noirs se forment lorsque de grandes étoiles s’effondrent à un point tel qu’elles possèdent une très grande masse dans un petit volume. Mais grâce à la modélisation, une équipe a étudié ce qui se passerait dans un noyau galactique stable constitué de matière noire, entouré d’un halo de matière noire. Ils ont découvert que le centre de la région de la matière noire pouvait devenir si dense qu’il s’effondrerait en un trou noir supermassif.

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On suppose que des halos de matière noire existent autour des galaxies et, même s'ils nous sont invisibles, ils semblent contenir plus de masse que la matière ordinaire d'une galaxie typique. Mais pour s’effondrer et former un trou noir supermassif, l’étude a révélé que le halo devait être d’une certaine taille – plus grand que ceux trouvés autour des galaxies naines, par exemple.

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« Ce modèle montre comment les halos de matière noire pourraient héberger des concentrations denses en leur centre, ce qui pourrait jouent un rôle crucial en aidant à comprendre la formation des trous noirs supermassifs », a déclaré Carlos R. Argüelles, auteur principal, dans un déclaration. "Ici, nous avons prouvé pour la première fois que de telles distributions de matière noire noyau-halo peuvent effectivement se former dans un cadre cosmologique et rester stables pendant toute la durée de vie de l'Univers."

Le modèle suggère également que cette méthode permettrait aux trous noirs de se former rapidement, avant même les galaxies qui les entourent. Cela va à l’encontre d’une théorie actuelle selon laquelle les galaxies se sont probablement formées d’abord dans l’univers primitif, puis des trous noirs supermassifs se sont formés à l’intérieur d’elles.

Cela pourrait aider à expliquer comment les premiers trous noirs supermassifs se sont formés au début de l’univers, alors qu’il n’y avait pas beaucoup d’étoiles autour, a déclaré Argüelles: « Ce nouveau scénario de formation pourrait offrir une explication naturelle de la façon dont les trous noirs supermassifs se sont formés au début de l'Univers, sans nécessiter de formation d'étoiles préalable ni avoir besoin d'invoquer des trous noirs germes avec une accrétion irréaliste les taux."

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