Très près du tout début, les scientifiques pensent qu'il y avait des trous noirs.
Ces trous noirs, que les astronomes n'ont jamais directement détectés, ne se sont pas formés de la manière habituelle: l'effondrement explosif d'une grosse étoile mourante dans son propre puits de gravité. Les chercheurs pensent que la matière dans ces trous noirs n'a pas été écrasée par les derniers halètements d'une vieille étoile.
En effet, à l'époque, dans le premier milliard d'années environ de l'univers, il n'y avait pas de vieilles étoiles. Au lieu de cela, il y avait d'énormes nuages de matière, remplissant l'espace, ensemencant les premières galaxies. Certains chercheurs pensent que certains de ces éléments se sont regroupés plus étroitement, cependant, s'effondrant dans sa propre gravité, tout comme les vieilles étoiles l'ont fait plus tard avec le vieillissement de l'univers. Ces effondrements, selon les chercheurs, ont semé des trous noirs supermassifs qui n'avaient pas de vie antérieure en tant qu'étoiles. Les astronomes appellent ces singularités «trous noirs à effondrement direct» (DCBH).
Le problème avec cette théorie, cependant, est que personne n'en a jamais trouvé.
Mais cela pourrait changer. Un nouvel article du Georgia Institute of Technology publié le 10 septembre dans la revue Nature Astronomy propose que le télescope spatial James Webb (JWST), que la NASA a l'intention de lancer à un moment donné au cours des prochaines années, devrait être suffisamment sensible pour détecter une galaxie. contenant un trou noir de cette ancienne période de l'histoire de l'univers. Et la nouvelle étude propose un ensemble de signatures qui pourraient être utilisées pour identifier une galaxie hébergeant DCBH.
Et ce télescope ultra puissant pourrait ne pas avoir à chercher très longtemps dans le ciel pour en trouver un.
"Nous prévoyons que le prochain télescope spatial James Webb pourrait être en mesure de détecter et de distinguer une jeune galaxie qui héberge un trou noir à effondrement direct ... avec aussi peu que 20 000 secondes de temps d'exposition total", ont écrit les chercheurs. (Plus tard, ils ont noté qu'il y avait des éléments "grossiers" dans cette estimation du temps.)
Pour faire leur prédiction, les chercheurs ont utilisé un modèle informatique pour simuler la formation d'un DCBH dans le premier univers. Ils ont découvert que lorsqu'un DCBH se forme, il provoque la formation de nombreuses étoiles énormes, de courte durée et sans métal. Ainsi, la lumière provenant de sa galaxie hôte contiendrait des signatures d'étoiles à faible teneur en métaux.
Ils ont également constaté qu'un DCBH émetteur émet des fréquences électromagnétiques particulières, élevées, que le JWST pourrait reconnaître - bien que ce rayonnement aurait voyagé si loin, d'une galaxie se déplaçant si rapidement dans la direction opposée, qu'il se serait déplacé vers le rouge dans le rayonnement infrarouge par le moment où il a atteint notre système solaire. (La lumière est décalée vers le rouge ou se déplace vers des longueurs d'onde plus longues, car les objets de l'univers s'éloignent les uns des autres.)
Et cela explique pourquoi les chercheurs ne peuvent encore que spéculer (en termes très avancés) sur ce à quoi devrait ressembler un DCBH pour le JWST, et attendre que le JWST arrive réellement dans l'espace: pour étudier le premier univers, les scientifiques ont regarder très loin, à une très vieille lumière qui voyage depuis très longtemps. Cette lumière est particulièrement faible, et sans un instrument aussi sensible que le JWST, l'humanité n'a actuellement aucun moyen de la détecter.
Une fois le JWST lancé, il devrait être en mesure de détecter un DCBH dans un délai relativement court, ont écrit les chercheurs. En effet, il existe de nombreux trous noirs que les chercheurs peuvent déjà détecter dans l'univers légèrement plus tardif qu'ils soupçonnent être des DCBH. Mais ces trous noirs sont plus proches de la Terre, de sorte que les signaux que l'humanité peut désormais en détecter ont été créés plus tard au cours de leur vie, lorsque les preuves de leur formation ont été perdues.
Il y a un certain nombre de questions ouvertes sur les DCBH auxquelles le JWST pourrait répondre, ont déclaré les chercheurs dans une déclaration - par exemple, si un DCBH se forme puis provoque la formation d'une galaxie autour de lui, ou si des DCBH se sont formés après que la matière autour d'eux se soit déjà agglomérée ensemble en étoiles.
"C'est l'un des derniers grands mystères de l'univers primitif", a déclaré Kirk Barrow, premier auteur du journal et récemment diplômé du doctorat de la Georgia Tech School of Physics, dans le communiqué. "Nous espérons que cette étude fournira une bonne étape vers la compréhension de la formation de ces trous noirs supermassifs à la naissance d'une galaxie."
