Le télescope spatial Hubble est toujours vaillant. Grâce à lui, des astrophysiciens ont découvert plus de trous noirs dans l'Univers primitif que ce qui avait été rapporté jusqu'à présent. Ce nouveau résultat pourrait aider les scientifiques à comprendre comment les trous noirs supermassifs ont été créés, une énigme persistante de la cosmologie malgré des avancées multiples vers sa résolution depuis des années via des débats portant sur plusieurs théories possibles.
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Stephen Hawking nous a quittés il y a un peu plus de six ans. Il est surtout connu pour sa découverte de l'évaporation quantique des trous noirs et la théorie du Big BangBig Bang avec temps imaginaire qu'il a proposée au début des années 1980 avec James Hartle. Le grand public sait sans doute aussi qu'il a obtenu les premiers théorèmes de singularité de l'espace-temps pour le Big Bang à partir des équations de la théorie de la relativité générale. On suspecte fortement toutefois que les singularités cosmologiques initiales que l'on trouve dans cette théorie sont supprimées par un traitement quantique de la gravitationgravitation, comme le pense par exemple Abhay Ashtekar.
Le grand public sait peut-être moins que Hawking a été un des pionniers de la théorie des trous noirs primordiaux. En effet, pendant le Big Bang, des fluctuations de densité pouvaient être si fortes que la matièrematière pouvait s'effondrer en donnant des trous noirs sur un spectrespectre de massesmasses donné dépendant de la physiquephysique du Big Bang utilisée.
Dans certains cas, à la sortie du Big Bang et bien avant la naissance des premières étoilesétoiles, des trous noirs contenant déjà des centaines, voire des centaines de milliers de masses solaires s'étaient déjà formés. Si tel est le cas, on peut s'attendre à observer très tôt dans l'histoire du cosmoscosmos observable des galaxiesgalaxies avec en leur cœur des trous noirs géants.
On peut aussi expliquer ces trous noirs en quantité par des effondrements gravitationnels de grands nuages d'hydrogènehydrogène et d'héliumhélium froids après le Big Bang ou encore par l'effondrementeffondrement d’étoiles très massives qui pourraient s'être formées là aussi au cours des premières centaines de millions d'années de l'histoire de l'UniversUnivers observable.
Jean-Pierre Luminet, directeur de recherche au CNRS, et Françoise Combes, professeur au Collège de France, nous parlent des trous noirs, notamment des grands trous noirs supermassifs des galaxies qui sont derrière les quasars et qui impactent l'évolution des galaxies. © Fondation Hugot du Collège de France
Une plongée de plus en plus profonde dans les strates de lumière de l'Univers
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par des scientifiques du département d'astronomie de l'université de Stockholm vient de faire savoir via un communiqué de la NasaNasa que des observations faites avec le vénérable télescopetélescope HubbleHubble, toujours en fonctionnement, tendent à corroborer ce dernier scénario.
Le communiqué accompagne la publication d'un article dans The Astrophysical Journal Letters, dont une version se trouve en accès libre sur arXiv. Celle-ci explique que ces astrophysiciensastrophysiciens ont découvert plus de trous noirs dans l'Univers primitif que ce qui avait été rapporté jusqu'à présent en étudiant le fameux champ ultra-profond de Hubble, ou HUDF (de l'anglais Hubble Ultra Deep Field), une photographiephotographie d'une petite partie de la région de l'hémisphère sudhémisphère sud de la sphère céleste située dans la constellationconstellation du Fourneau.
Le fameux champ ultra-profond de Hubble est une version améliorée du champ profond de Hubble dont parle cette vidéo. Prises sur une période de 10 jours en 1995, les images du champ profond de Hubble ont capturé environ 3 000 galaxies lointaines à différents stades d'évolution, stupéfiant le monde. Cette vidéo présente certains des scientifiques et ingénieurs qui ont travaillé sur Hubble et explique comment le champ profond de Hubble a tout changé. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © NASA's Goddard Space Flight Center
Un scénario avec des étoiles supermassives relativistes ?
« Beaucoup de ces objets semblent être plus massifs que ce que nous pensions à l'origine à des époques aussi anciennes - soit ils se sont formés très massivement, soit ils ont grandi extrêmement rapidement », a déclaré Alice Young, doctorante à l'université de Stockholm et co-auteur de l'étude publiée.
« Le mécanisme de formation des premiers trous noirs est une partie importante du puzzle de l'évolution des galaxies. Avec les modèles de croissance des trous noirs, les calculs d'évolution des galaxies peuvent désormais être placés sur une base plus physique, avec un schéma précis de la façon dont les trous noirs sont apparus à partir de l'effondrement d'étoiles massives », ajoute dans le communiqué de la Nasa Matthew Hayes du département d'astronomie de l'université de Stockholm et auteur principal de l'étude.
