De nouvelles simulations cosmologiques réalisées par les astronomes de l’Université Maynooth démontrent que les petits trous noirs « graines de lumière » dans l’univers primitif auraient pu se développer exceptionnellement rapidement, expliquant potentiellement comment des trous noirs supermassifs se sont formés si peu de temps après le Big Bang. Cette recherche aborde une énigme de longue date en astronomie : comment les trous noirs ont évolué jusqu’à atteindre des tailles immenses en une période relativement courte.
La frénésie alimentaire des premiers trous noirs
Les simulations décrivent un univers primitif chaotique, où des conditions denses et turbulentes ont permis à des trous noirs plus petits de consommer rapidement la matière environnante. Selon le doctorat. candidat Daxal Mehta, ces environnements ont déclenché ce que les chercheurs appellent la « super accrétion d’Eddington » – un taux de consommation accéléré où les trous noirs ingèrent de la matière plus rapidement que théoriquement possible.
Les simulations ont révélé que la première génération de trous noirs, née quelques centaines de millions d’années seulement après le Big Bang, pourrait atteindre des tailles plusieurs dizaines de milliers de fois supérieures à celle de notre Soleil.
Cette croissance rapide répond à une question clé soulevée par les observations du télescope spatial James Webb : comment les premiers trous noirs ont-ils atteint si rapidement des tailles aussi massives ?
Graines légères vs graines lourdes
Les trous noirs sont classés en deux types : les « graines lourdes » et les « graines légères ». Les graines lourdes sont déjà massives à la naissance, atteignant potentiellement des centaines de milliers de fois la masse du Soleil. Les graines légères, en revanche, commencent beaucoup plus petites (dix à quelques centaines de masses solaires) et doivent croître pour devenir supermassives.
Pendant des années, les astronomes ont cru que les graines lourdes étaient essentielles pour expliquer la présence de trous noirs supermassifs au centre des galaxies. Cependant, les recherches de l’Université Maynooth suggèrent que les trous noirs de masse stellaire de « variété de jardin » peuvent croître à des rythmes extrêmes dans l’univers primitif, si les conditions sont favorables.
Implications pour les recherches futures
Les résultats remodèlent notre compréhension des origines des trous noirs et soulignent l’importance des simulations à haute résolution en cosmologie. L’univers primitif semble bien plus chaotique qu’on ne le pensait, avec une population de trous noirs massifs plus importante que prévu.
Cette recherche a également des implications pour la prochaine mission ESA/NASA Laser Interferometer Space Antenna (LISA), dont le lancement est prévu en 2035. LISA pourrait détecter les ondes gravitationnelles provenant de la fusion de ces premiers trous noirs à croissance rapide, fournissant ainsi des preuves supplémentaires des résultats des simulations.
L’étude a été publiée dans Nature Astronomy le 21 janvier 2026. Les résultats confirment que l’univers primitif était une période turbulente de croissance rapide des trous noirs, où même les petites graines pouvaient devenir des géants galactiques.
