Trous noir

Les trous noirs supermassifs ont-ils bénéficié d'un sérieux coup de pouce de la part de la matière noire pour se former ? C'est l'hypothèse d'une équipe de chercheurs à paraître. La formation de ce type d'astres d'au moins un million de masses solaires demeure une énigme. Les plus anciens existaient déjà 800 millions d'années après le Big Bang, alors même que les premières générations d'étoiles commençaient tout juste à briller. Comment une telle quantité de matière a-t-elle pu s'agréger en si peu de temps  ? Cette étude tente d'apporter quelques éléments de réponse...

Effondrement gravitationnel

Le chemin le plus classique menant à la naissance d'un trou noir passe par l'effondrement gravitationnel d'une étoile. Ce phénomène se produit lorsque les conditions ne sont plus réunies pour que les réactions de fusion puissent se produire au sein de l'astre. L'énergie de la fusion, qui fait briller ces soleils, contrebalance la compression due au poids du gaz. Sans elle, plus rien ne s'oppose à la gravité et l'étoile s'effondre, ce qui comprime la matière en son cœur. Si sa masse excède huit fois celle du Soleil, elle devient si dense au centre qu'elle forme un trou noir, une zone où l'attraction gravitationnelle est telle que rien ne peut s'en échapper, pas même la lumière.

Si ce processus permet d'expliquer la formation de trous noirs jusqu’à quelques dizaines de masses solaires, soit par effondrement d'étoiles très massives, soit par fusion de petits trous noirs entre eux, soit par accrétion de gaz au fil du temps, il devient beaucoup plus compliqué de l'étendre aux trous noirs de plusieurs millions à plusieurs milliards de masses solaires. Que ce soit par fusion ou accrétion, il faudrait beaucoup de temps pour les fabriquer. Or, cela ne cadre pas avec des trous noirs super massifs formés seulement 800 millions d'années après le Big Bang.

Des grumeaux de matière noire pour amorcer les trous noirs

Pour résoudre ce paradoxe, les auteurs de cette étude imaginent une toute autre origine en incluant la matière noire, dont on ignore encore la nature, mais qui serait cinq fois plus abondante que la matière baryonique classique, celle qui nous compose.