Les scientifiques trouvent la première preuve que les trous noirs sont la source d'énergie noire
par RAL Espace
Les observations de trous noirs supermassifs au centre des galaxies indiquent une source probable d'énergie noire - les 70 % "manquants" de l 'énergie de l'univers.
Les mesures des galaxies anciennes et dormantes montrent que les trous noirs se développent plus que prévu, ce qui correspond à un phénomène prédit dans la théorie de la gravité d'Einstein. Le résultat signifie potentiellement que rien de nouveau ne doit être ajouté à notre image de l'univers pour tenir compte de l'énergie noire : les trous noirs combinés à la gravité d'Einstein en sont la source.
La conclusion a été tirée par une équipe de 17 chercheurs de neuf pays, dirigée par l'Université d'Hawaï et comprenant des physiciens de l'Imperial College de Londres et du STFC RAL Space. Le travail est publié dans deux articles dans les revues The Astrophysical Journal et The Astrophysical Journal Letters.
Le co-auteur de l'étude, le Dr Dave Clements, du département de physique de l'Impériale, a déclaré : "C'est un résultat vraiment surprenant. Nous avons commencé par étudier la croissance des trous noirs au fil du temps et nous avons peut-être trouvé la réponse à l'un des plus grands problèmes actuels de cosmologie.
Le co-auteur de l'étude, le Dr Chris Pearson, de STFC RAL Space, a déclaré: "Si la théorie tient, alors cela va révolutionner l'ensemble de la cosmologie, car nous avons enfin une solution pour l'origine de l'énergie noire qui a renducosmologistes et physiciens théoriciens perplexes depuis plus de 20 ans."
Gravité contre énergie noire
Dans les années 1990, on a découvert que l'expansion de l'univers s'accélérait - tout s'éloignant de tout le reste à un rythme de plus en plus rapide. C'étaitdifficile à expliquer - car l'attraction de la gravité entre tous les objets de l'univers devrait ralentir l'expansion.
Pour expliquer cela, il a été proposé qu'une «énergie noire» était responsable de la séparation des choses et plus fortement que la gravité. Cela était lié à un concept qu'Einstein avait proposé mais abandonné plus tard - une «constante cosmologique» qui s'opposait à la gravité et empêchait l'univers de s'effondrer.
Ce concept a été relancé avec la découverte de l'accélération de l'expansion de l'univers, sa principale composante étant une sorte d'énergie incluse dans l'espace-temps lui-même, appelée énergie du vide. Cette énergie éloigne l'univers plus loin, accélérant l'expansion.
Les trous noirs posaient cependant un problème : il est difficile de s'opposer à leur gravité extrêmement forte, en particulier en leur centre, où tout semble s'effondrer dans un phénomène appelé « singularité ».
Le nouveau résultat montre que les trous noirs gagnent en masse d'une manière compatible avec le fait qu'ils contiennent de l'énergie du vide, fournissant une source d'énergie sombre et supprimant le besoin de formation de singularités en leur centre.
Douleurs de croissance du trou noir
La conclusion a été tirée en étudiant neuf milliards d'années d'évolution des trous noirs. Les trous noirs se forment lorsque des étoiles massives arrivent en fin de vie. Lorsqu'ils se trouvent au centre des galaxies, ils sont appelés trous noirs supermassifs. Ceux-ci contiennent des millions à des milliards de fois la masse de notre Soleil à l'intérieur dans un espace relativement petit, créant une gravité extrêmement forte.
Les trous noirs peuvent augmenter de taille en accrétant de la matière, par exemple en avalant des étoiles trop proches ou en fusionnant avec d'autres trous noirs. Pour découvrir si ces seuls effets pouvaient expliquer la croissance des trous noirs supermassifs, l'équipe a examiné des données couvrant neuf milliards d'années.
NGC 1316 (également connue sous le nom de Fornax A) est une galaxie lenticulaire située à environ 60 millions d'années-lumière dans la constellation de Fornax. Crédit : NASA, ESA et The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Les chercheurs se sont penchés sur un type particulier de galaxies appelées galaxies elliptiques géantes, qui ont évolué tôt dans l'univers puis sont devenues inactives. Les galaxies dites dormantes ont fini de former des étoiles, laissant peu de matière pour que le trou noir en leur centre s'accréte, ce qui signifie que toute croissance supplémentaire ne peut être expliquée par ces processus astrophysiques normaux.
La comparaison des observations de galaxies lointaines (quand elles étaient jeunes) avec des galaxies elliptiques locales (qui sont vieilles et mortes) a montré une croissance beaucoup plus importante que prévu epar l'accrétion ou les fusions : les trous noirs d'aujourd'hui sont 7 à 20 fois plus grands qu'ils ne l'étaient ^lus tot ;neuf milliards d'années il y a.
Couplage cosmologique
D'autres mesures avec des populations de galaxies apparentées à différents points de l'évolution de l'univers montrent un bon accord entre la taille de l'univers et la masse des trous noirs. Celles-ci montrent que la quantité mesurée d'énergie noire dans l'univers peut être expliquée par l'énergie du vide du trou noir.
Il s'agit de la première preuve observationnelle que les trous noirs contiennent en fait de l'énergie du vide et qu'ils sont « couplés » à l'expansion de l'univers, leur masse augmentant à mesure que l'univers se dilate, un phénomène appelé « couplage cosmologique ». Si d'autres observations le confirment, le couplage cosmologique redéfinira notre compréhension de ce qu'est un trou noir.
Le premier auteur de l'étude, Duncan Farrah, astronome de l'Université d'Hawaï et ancien titulaire d'un doctorat impérial. étudiant, a déclaré: "Nous disons vraiment deux choses à la fois: qu'il existe des preuves que les solutions typiques de trou noir ne fonctionnent pas pour vous sur une longue, longue échelle de temps, et que nous avons la première source astrophysique proposée pour l'énergie sombre."
"Ce que cela signifie, cependant, ce n'est pas que d'autres personnes n'ont pas proposé d'autres sources d'énergie noire, mais que c'est le premier article d'observation où nous n'ajoutons rien de nouveau à l'univers en tant que source d'énergie noire : les trous noirs dans le système d'Einstein. théorie de la gravité sont l'énergie noire."
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COMMENTAIRES
L 'importance de ces résultats est à souligner et va faire l 'objer de discussions et de critique ! Déja personnellement je note l 'ambigüité de l 'explication proposée par l 'apport d 'energie noire ou d 'énergie du vide pour la croissance des trous noirs centrogalactique ... Je préciserai mon point de vue sur l energie du vide ultérieurement
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More information: Duncan Farrah et al, A Preferential Growth Channel for Supermassive Black Holes in Elliptical Galaxies at z ≲ 2, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acac2e
The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acb704. iopscience.iop.org/article/10. … 847/2041-8213/acb704
Journal information: Astrophysical Journal , Astrophysical Journal Letters
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