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Des trous noirs supermassifs donnent naissance à des étoiles à un rythme effréné

cosmos trou noir étoiles Apr 05, 2021

TEMPRS DE LECTURE : 5MN

 

Article de Dr Inès Urdaneta, physicienne, le 22 novembre 2019

Nous entendons de plus en plus parler des trous noirs et de leur rôle dans le cosmos.

Les trous noirs sont des créatures exotiques, et sont principalement classés en deux catégories en fonction de leur taille : les trous noirs stellaires (jusqu’à 10 masses solaires) et les trous noirs supermassifs (jusqu’à des milliards de masses solaires). Nous avions l'habitude de croire qu’indépendamment de leur taille, les trous noirs partageaient tous la même caractéristique : ils engloutissent tout ce qui approche trop près d’eux et s’approchent trop près de leur horizon des événements.

Pendant des décennies, les astronomes ont cherché dans les amas de galaxies, d’où provenait la source de la formation des étoiles, notamment dans leurs galaxies centrales. Au lieu de cela, ils y ont trouvé de gigantesques et puissants trous noirs expulsant des jets de matière à haute énergie, à partir de leurs pôles. Ces éjections de particules extrêmement chaudes sont sensée empêcher la formation des étoiles. Alors quelle est l’origine de la formation des étoiles ?

Les théories dominantes ont proposé 2 mécanismes pour élucider ce mystère. L’une concerne la possibilité d’avoir des trous noirs moins actifs qui pourraient permettre la formation d’étoiles, et l’autre concerne la possibilité que la formation des étoiles arrive « par accident » dans le disque d’accrétion du trou noir.

Si l’on se réfère à la seconde théorie, depuis 2017 une équipe d’astrophysiciens observe les trous noirs supermassifs et la possibilité que ces derniers puissent donner naissance aux étoiles. En observant la collision de deux galaxies distantes de 600 millions d’années-lumières (chacune avec un trou noir supermassif en son centre) à l’aide du Very Large Telescope (VLT) au Chili, ils ont trouvé des indications que la formation des étoiles se faisait à partir de la matière éjectée par les trous noirs. Cette matière est éjectée par les jets relativistes des trous noirs, une expulsion de matière à partir du cœur du trou noir en direction de ses deux pôles (outflow en anglais).

Le gaz des jets relativistes éjecté par les trous noirs pourrait être responsable de la création de nouvelles étoiles en s’enroulant autour de l’équateur du trou noir (comme l’eau tourbillonne quand on retire le bouchon du bain) dans ce qu’on appelle le disque d’accrétion. Dans cette région, les gaz sont échauffés à des températures extrêmes et sont ensuite rapidement éjectés dans l’espace, ce qui amène les astronomes à croire qu’une partie de cette matière pourrait être projetée hors de leur galaxie. Les étoiles découvertes ainsi sont bien plus grosses que notre soleil : environ 10 fois sa masse, et jusqu’à 40 à 50 masses solaires.

« Cela pourrait changer drastiquement notre compréhension de la formation et de l’évolution des galaxies » - Maiolini, sur CBC News

En ce qui concerne la première théorie, les scientifiques disposent d’un grand nombre d’observations concernant un amas de galaxies où les étoiles se forment à un rythme effréné, un phénomène apparemment lié à un trou noir moins actif en son centre. Cela a été récemment confirmé par des nouvelles observations dans cet amas unique situé à 5,8 milliards d’années lumières de la Terre, dans la constellation du Phoenix, où les jets du trou noir central semblent, contrairement à ce que l’on pouvait penser, favoriser la formation des étoiles. Le trou noir se trouve au centre d’un groupe de galaxies appelé l’Amas du Phoenix, et la grande galaxie qui abrite ce trou noir est entourée de gaz brûlants dont la température atteint des millions de degrés. La masse de ce gaz, équivalente à des milliers de milliards de soleils, est plusieurs fois supérieure à la masse combinée de toutes les galaxies présentes dans l’amas. Ce gaz brûlant perd de l’énergie en rayonnant dans le spectre des rayons X, ce qui devrait le faire refroidir jusqu’à ce qu’il puisse former un grand nombre d’étoiles.

Les auteurs de cette étude affirment que, dans cet amas singulier, les jets du trou noir ne sont pas aussi forts que dans les autres amas de galaxies observés, où les émissions d’énergie provoquées par ce genre de trous noirs empêchent le refroidissement de la plupart de ces gaz chauds, empêchant ainsi la naissance généralisée d’étoiles.

Des observations de la formation rapide d’étoiles dans cet Amas du Phoenix avaient déjà été rapportées en 2012 par une équipe dirigée par McDonald. Mais des observations plus approfondies étaient requises afin de connaître les détails sur le rôle du trou noir central dans la renaissance des étoiles de la galaxie centrale, et comment cela allait évoluer dans le temps. En combinant de nombreuses observations dans des longueurs spectrales différentes : rayons X, lumière visible et ondes radios, les chercheurs ont réussi à décupler la qualité des données comparée aux précédentes observations. Les nouvelles données du télescope Chandra révèlent que le gaz chaud refroidit presque à la vitesse attendu en l’absence d’énergie injectée dans le système par le trou noir. Les nouvelles données du télescope Hubble nous indiquent que l’équivalent de 10 milliards de masses solaires de gaz refroidi se situent le long de filaments conduisant au trou noir, et que de jeunes étoiles se forment à partir de ce gaz froid à un rythme de 500 masses solaires par an. En comparaison, les étoiles se forment dans notre galaxie, la Voie Lactée, à un rythme d’environ 1 masse solaire par an.

Nous accomplissons un gigantesque pas en avant dans notre compréhension de l’évolution des étoiles, des galaxies et donc de notre Univers tout entier !

 

La perspective de la RSF :

La Théorie Holographique Généralisée de Nassim Haramein prédit que la production de matière et la formation des étoiles résultent d’une dynamique de rotation dans la structure de l’espace à la périphérie de l’horizon des évènements des trous noirs. La dynamique de rotation résulte de la prise en compte de la dynamique toroïdale et des forces de Coriolis dans les équations de champ d’Einstein et dans la solution de Kerr-Newman. Cette nouvelle solution, appelée solution Haramein – Rauscher, décrit les structures en rotation dynamique des galaxies (comme la forme spiralée des galaxies), des novas, des supernovas, et des autres structures astrophysiques comme obéissant à une structure dynamique toroïdale de l’espace-temps. Ce modèle est cohérent avec les observations des trous noirs supermassifs au centre des galaxies, avec les jets relativistes polaires des trous noirs, avec les disques d’accrétions, les bras spiraux et la formation des halos galactiques.

Les nouvelles découvertes présentées dans cet article soutiennent le mécanisme proposé par la théorie holographique d’Haramein, dans laquelle tout obéit, des protons aux étoiles et même à notre univers aux conditions d’un trou noir. Des grands progrès sont effectués dans la compréhension des trous noirs et ceux-ci se rapprochent du modèle de Nassim Haramein !

 

Article original en anglaishttps://www.resonancescience.org/blog/Supermassive-Black-Holes-Birthing-Stars-at-Furious-Rate

Traduit de l'anglais par RSF - France

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