derniéres nouvelles de la physique : un peu d 'astronomie sur les trous noirs ( physics world com )

Nos amis anglo saxons m’envoient d’excellents articles de suivi et de synthèse des derniers résultats parus en revues scientifiques agréées ! Voici ce que j’ai choisi et que je vous propose pour la 3 ème semaine de janvier : la traduction est mienne bien entendu : je dois entretenir mon américain sinon il rouille !

Titre : Les trous noirs super massifs « primitifs » pourraient-ils grandir tout seuls ?…..19 janvier 2012 ;3 commentaires

Un gaz froid peut –il créer des quasars tôt?

Les astronomes savent que les trous noirs super massifs au centre des galaxies existaient déjà dans l'Univers primitif, mais savoir comment ces objets ont réussi à accumuler une importance telle dans un court laps de temps cosmologique reste un mystère. Actuellement, une équipe de chercheurs en Allemagne et aux Etats-Unis ont utilisé une simulation gigantesque par ordinateur pour montrer que des flux précoces de gaz froid venus de l'extérieur d’une galaxie primitive auraient pu nourrir son trou noir central assez vite pour permettre au trou de croître rapidement.

Les trous noirs super massifs sont de vrais fours dans les centres des galaxies. Ils aspirent de grandes quantités de matière - ce qui libère l'énergie nécessaire à allumer la lueur du gaz qui les entoure . Les astronomes appellent quasars ces centres lumineux galactiques, et le télescope infrarouge du Suivi profond du ciel profond (UKIDSS) ( GB) a détecté la lumière d'un quasar qui avait été émise peu après 800 millions d'années après le Big Bang. Ce quasar ainsi que plusieurs autres captés par le Sloan Digital Sky Survey sont considérablement plus brillants que prévu. En effet, ils émettent tellement de lumière que les trous noirs de leurs centres doivent avoir été énormes, au moins un milliard de fois la masse du Soleil.

En supposant qu’ un trou noir super massif commence sa vie comme un trou noir relativement petit né du cœur effondré d'une supernova massive, Volker Springel de l'Institut des études théoriques de Heidelberg en Allemagne pense qu'il aurait eu besoin d'avoir été nourri à son taux maximal dès sa naissance pour pouvoir atteindre un milliard de masses solaires à l’heure actuelle . «Ça semble possible, mais c'est un peu artificiel», dit-il. Car c’est parce que la vitesse à laquelle un trou noir accumule de la matière est proportionnelle à sa masse que de petits trous noirs ne peuvent se développer que très lentement

Un mode d’effondrement direct

Une autre explication serait qu'une très grande quantité de gaz –d’ environ 100 000 masses solaires - se soit peut-être effondré directement dans le trou noir. Et, Springel et ses collègues - y compris le chef d'équipe Tiziana Di Matteo à la Carnegie Mellon University aux États-Unis - ont utilisé une simulation par ordinateur pour montrer que ce scénario était possible.

L'équipe a modélisé l'univers primitif sous la forme d’une « boîte virtuelle » vieille de seulement 2,4 milliards d'années-lumière de côté - un volume qui représente à peu près 1% de l'univers visible d’aujourd'hui. Cette taille de la simulation a été choisie afin d'augmenter les chances que des quasars extrêmement massifs émergeraient à partir du modèle. A l'intérieur du boîtier , le gaz et la matière noire , une forme de matière qui n’ interagit que par le biais de la seule gravité, ont été représentés par 65,5 milliards de particules.

«C'est une réussite remarquable d’avoir été capable de simuler un tel volume énorme de l'espace avec la précision nécessaire pour pouvoir dire quelque chose sur un trou noir unique », explique Daniel Mortlock, de l'Imperial College de Londres. Il fallait concilier une résolution de l'étude assez fine pour suivre des trous noirs individuels, et la laisser assez grossière et large pour rendre la simulation réalisable. En conséquence, chaque "paquet individuel de gaz " pesait la masse de 57 millions de soleils, tandis que la matière sombre pesait 280 millions de masses solaires par paquet de particules.

Une simulation de milliards d'années

La simulation a couvert un laps de temps partant de 10 millions d'années après le Big Bang jusqu’à une époque d’ environ 1,3 milliards d'années après . Au fil du temps, la gravité conduit les particules à s'agglomérer progressivement. Quand une telle « congrégation » de particules de gaz atteint la densité associée à la formation d’un trou noir, le programme introduit un paquet de particules de 100 000 masses solaires dans le milieu de la » touffe » censée représenter un trou noir. Cette sorte de «semence» pourrait alors permettre de commencer l’ accrétion des particules de gaz en fonction d'un modèle choisi pour la croissance d’un trou noir.

En procédant ainsi , on voit qu’après 800 millions d'années, un trou noir aurait atteint 3 milliards de masses solaires, tandis que neuf autres auraient été près de la barre du milliard de masses solaires. Pour savoir comment ils grandissaient, l'équipe a zoomé dessus ,en estimant que celles qui poussaient le plus rapidement semblaient être alimentés par des « ruisseaux » denses de gaz. Cette image appuie l'idée d’un "flux de gaz froid" pénétrant directement dans le trou noir sans échauffement par des interactions avec le gaz chaud présent déjà dans le voisinage. Bien que les fusions ( coalescences) de trous noirs individuels ont déjà été proposés comme une voie possible de formation des trous noirs super massifs, les trous noirs fusionnés ne semblent être pas parmi les plus im portants dans la simulation.

«[Cette simulation] est la première à estimer quantitativement comment les flux de gaz froid peuvent déposer de grandes quantités de produits frais comme « carburant »au centre des galaxies, et peut-être nourrir les trous noirs super massifs, même en l'absence de coalescences », explique Lucio Mayer de l'Université de Zürich , en Suisse. "Toutefois, la résolution de telles simulations reste encore trop faible pour déterminer si ce gaz serait capable d’ alimenter directement le trou noir central." Cet auteur soupçonne que ce serait plus vraisemblable que l’alimentation s'établisse d’abord par accrétion sur le disque de gaz autour du trou noir, elle le nourrirait plus lentement, mais ce comportement détaillé devrait être explorée avec une résolution supérieure des simulations.

Cette recherche est rapportée dans The Astrophysical Journal

A propos de l'auteur Kate McAlpine est un écrivain de science basée au Royaume-Uni

Je ne vous ai pas traduit les commentaires parce qu’ ils ne me semblent pas essentiels . ce mode de formation précoce directe de trous noirs centro galactiques par des digestion directe de paquets de gaz me semble diffèrent des autres modèles

JE VOUS LAISSE LES AUTRES TITRES EN ANGLAIS COMME D’HABITUDE

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