Pendant longtemps, les trous noirs étaient perçus comme des curiosités mathématiques dépourvues de preuves observationnelles solides. Ce point de vue a évolué dans les années 1960 avec l'identification de Cygnus X-1, une source de rayons X considérée comme le premier candidat sérieux. Par la suite, les astronomes ont établi que la majorité des grandes galaxies abritent en leur centre des trous noirs supermassifs, dont les propriétés sont étroitement liées à celles de leurs galaxies hôtes.
Comme c'est souvent le cas dans la recherche scientifique, cette compréhension a fait émerger une nouvelle interrogation. Les observations montrent que des trous noirs supermassifs existaient très tôt dans l'histoire cosmique, seulement quelques centaines de millions d'années après le Big Bang. Leur taille et leur croissance rapide remettent en question les modèles traditionnels de formation, qui supposent une évolution lente à partir d'étoiles effondrées.
Représentation d'un trou noir supermassif ayant une masse des milliards de fois celle du Soleil.
Crédit: NASA Pour élucider ce phénomène, une équipe dirigée par Priyamvada Natarajan a avancé l'idée que les premiers trous noirs puissent se former par effondrement direct de nuages de gaz primordiaux. Ces objets, nommés trous noirs à effondrement direct, posséderaient des masses initiales colossales, leur permettant d'atteindre rapidement des tailles supermassives. Cette proposition théorique aide à expliquer comment des trous noirs de milliards de masses solaires ont pu apparaître si peu de temps après la naissance de l'Univers.
Les prévisions de cette équipe commencent à être vérifiées par des observatoires comme le télescope spatial James Webb et l'observatoire Chandra. Par exemple, UHZ1, observé 470 millions d'années après le Big Bang, héberge un trou noir supermassif en train d'accréter de la matière. Une autre galaxie, surnommée Infinity Galaxy, montre des structures résultant de collisions, avec un trou noir situé au sein d'un vaste réservoir de gaz, ce qui corrobore l'hypothèse de l'effondrement direct.
Ces découvertes permettent d'affiner des idées théoriques émises il y a plus d'une décennie. Nous sommes dans un nouvel âge d'or de l'astrophysique, et nous suivons de prêt dans la rédaction de Techno-Science.net les recherches dans ce domaine.
Le savez-vous ?
Des équations initialement pensées pour décrire les trous noirs se retrouvent dans notre vie quotidienne.
La théorie de la relativité générale d'Albert Einstein décrit comment la matière et l'énergie déforment l'espace-temps. Ce cadre théorique est indispensable pour corriger les décalages temporels des satellites GPS. En orbite, leurs horloges avancent légèrement plus vite en raison d'une gravité terrestre moins intense. Sans ces ajustements précis, nos systèmes de navigation accumuleraient rapidement des erreurs de position considérables.