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De spéculations théoriques aussi peu crédibles que la pierre philosophale, au milieu du vingtième siècle, les trous noirs sont devenus aujourd'hui des objets astrophysiques communs que l'on retrouve partout dans l'Univers. Les plus frappants sont sans aucun doute les trous noirs supermassifstrous noirs supermassifs dont les masses s'échelonnent entre quelques millions et quelques milliards de masses solaires.
Si les astrophysiciensastrophysiciens relativistes connaissent maintenant assez bien les propriétés des trous noirs de Kerr en rotation qui constituent les trous noirs géants au cœur des galaxies comme la Voie lactéeVoie lactée, ils restent perplexes quant aux conditions astrophysiques ou cosmologiques à l'origine de leur formation.
On peut, en théorie, former de tels trous noirs par simple effondrementeffondrement gravitationnel d'un immense nuagenuage de gazgaz. Le processus est en lui-même si peu violent que l'on peut se trouver au voisinage de l'horizon du trou noir résultant sans ressentir d'effets de maréemarée notables, ce qui ne serait pas le cas aux abords d'un trou noir stellairetrou noir stellaire de quelques masses solaires laissé par l'explosion d'une supernovasupernova.
On peut imaginer aussi une étoile supergéanteétoile supergéante profondément relativiste qui donnera directement un trou noir de grande taille qui, en accrétant de la matièrematière au cours du temps, finira par atteindre le seuil du million de masses solaire, ou encore une population de trous noirs stellaires qui fusionneraient dans le cœur des galaxies pour donner là aussi un trou noir géant.
Malheureusement, le taux de croissance des trous noirs formés selon ces différents mécanismes est trop faible pour expliquer la présence tôt dans l'histoire du cosmoscosmos des trous noirs géants observés, servant de moteur aux formidables noyaux actifs de galaxiesnoyaux actifs de galaxies que sont les quasars.
La dynamique des amas de galaxies fonctionne mieux avec une rasade de matière noire
Astrophysiciens membres du Mullard Space Science Laboratory en Angleterre, Curtis Saxton et Kinwah Wu viennent de proposer un mécanisme, illustré par le cas des amas de galaxiesamas de galaxies, qui permettrait de rendre compte de l'apparition précoce des trous noirs géants dans l'histoire du cosmos. Ils prennent au sérieux l'idée que la majorité de la matière de l'Univers est constituée de particules non baryonique ni leptonique, c'est-à-dire ni des protonsprotons, ni des neutronsneutrons, ni des électronsélectrons ni des neutrinosneutrinos. Nier l'existence de la matière noirematière noire semble très difficile pour un astrophysicien ou un cosmologiste aujourd'hui, même si quelques difficultés déjà observées indiquent peut-être que toutes les observations astrophysiques et cosmologiques où on la fait intervenir peuvent parfois nécessiter une autre explication.
Les deux chercheurs se sont concentrés sur les amas de galaxies, riches en matière noire et pour lesquels la théorie marche le mieux et est la mieux corroborée par les observations. Ils ont décrit de façon plus réaliste comment la dynamique gravitationnelle de cette matière noire est couplée à celle du gaz chaud de matière normale inter-amas que l'on détecte grâce à son intense émissionémission en rayons Xrayons X.
Dans leur modèle, les équationséquations prédisent la formation au centre d'un amas de galaxies d'une région compacte riche en matière noire qui est instable du point de vue de l'effondrement gravitationnel. L'apparition de cette zone de quelques centaines d'années-lumièreannées-lumière de diamètre semble inévitable dans le cadre de leur modélisationmodélisation et une légère perturbation suffit à provoquer un effondrement gravitationnel catastrophique de la matière noire pour donner un trou noir géant tôt dans l'histoire du cosmos.
Ce processus, baptisé dark gulping de l'anglais to gulp signifiant avaler ou engloutir, semble bel et bien produire des trous noirs supermassifs de la bonne taille au cours des premiers milliards d'années de l'Univers observable. Il se serait donc peut-être produit dans des distributions de matière noire couplées à celles de matière normale lors de la formation des premières galaxies.
