La recherche calcule combien de trous noirs existent dans l’espace

La Recherche Calcule Combien De Trous Noirs Existent Dans L'espace

Les trous noirs sont les régions de l’univers les plus difficiles à détecter, car ils sont aussi sombres que l’espace qui les entoure. Ils ne sont localisés que dans des circonstances particulières, comme lorsqu’ils fusionnent, libérant des ondes gravitationnelles qui aident les scientifiques à comprendre l’astrophysique de ces éléments cosmiques.

Une étude récente affirme qu’il y a potentiellement des millions de petits trous noirs à détecter dans notre quartier. Alors, serait-il possible de savoir combien il y a de trous noirs dans l’espace ?

Illustration d'un trou noir

Les astronomes ont effectué une étude galactique pour estimer le nombre de trous noirs existant dans le cosmos. Image : Redpixel.pl –

De quoi sont faits les trous noirs

Pour qu’un trou noir existe, les étoiles doivent avoir existé, car les trous noirs proviennent de la mort des étoiles. Donc, pour savoir combien il y a de trous noirs dans l’univers, les chercheurs à l’origine de l’étude, qui a été publiée dans la revue préimprimée arXiv et acceptée pour publication dans The Astrophysical Journal, ont dû faire quelques pas en arrière.

Selon le site Web Space, la première étape des scientifiques a été de modéliser l’évolution galactique sur des milliards d’années d’histoire cosmique. Après tout, les galaxies sont le foyer des étoiles et leur évolution générale affecte tous les types d’étoiles qui apparaissent en leur sein.

Par exemple, certaines galaxies peuvent continuellement former de nouvelles étoiles année après année cosmique. D’autres peuvent subir des événements de fusion qui déclenchent un cycle incroyablement élevé de formation d’étoiles, uniquement dans le but de simplement s’éteindre et de ne plus jamais produire quoi que ce soit d’important.

Les astronomes ont fait des observations connues des statistiques des galaxies au cours du temps cosmique, notant la tendance générale des taux de fusion galactique et des données démographiques.

Un autre facteur clé est la soi-disant « métallicité » d’une galaxie, qui est une mesure de la quantité d’éléments autres que l’hydrogène et l’hélium qu’elle contient – ​​les métaux. Les galaxies plus grandes auront plus de gaz, ce qui leur permettra de former plus d’étoiles. À leur tour, plus de métaux peuvent augmenter le refroidissement du gaz, ce qui aide les galaxies à produire efficacement de nouvelles étoiles.

Armés de ces informations, les astronomes disposaient d’un modèle de la population stellaire dans les galaxies, qui indiquait combien d’étoiles petites, moyennes et grandes apparaissent dans l’univers.

La collision de trous noirs genere un tsunami dondes gravitationnelles.webp
Simulation d’une fusion de trou noir générant des ondes gravitationnelles. Image : N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno/Institut Max Planck et collaboration SXS

Enquête sur la mort des étoiles

Ils devaient donc suivre l’évolution – et surtout, les décès – de ces étoiles. Pour ce faire, l’équipe a eu recours à des simulations, qui reliaient les propriétés d’une étoile particulière (sa masse et sa métallicité) à sa durée de vie et à sa disparition éventuelle.

Seule une fraction des plus grandes étoiles produisent des trous noirs, et ces simulations ont montré aux astronomes le pourcentage d’étoiles d’une galaxie qui s’éteignent chaque année.

Ensuite, les scientifiques devaient suivre l’évolution des systèmes binaires, car les trous noirs peuvent se nourrir d’étoiles sœurs, en étant engloutis dans leur gaz au cours du processus. Ainsi, un trou noir formé dans un système binaire finira par être plus gros qu’un trou noir né seul.

À mesure que les trous noirs vieillissent, ils continuent de se nourrir de tout gaz environnant, ce que les astronomes ont également estimé. Enfin, des trous noirs se rencontrent occasionnellement dans l’obscurité de l’espace interstellaire et fusionnent. Par conséquent, pour produire un relevé précis, l’équipe devait estimer le taux de fusion des trous noirs au sein de chaque galaxie.

Un recensement astronomique révèle le nombre de trous noirs dans l’espace

En rassemblant toutes les pièces, les astronomes ont pu suivre la population de trous noirs sur des milliards d’années. Ils ont produit ce qu’on appelle une « fonction de masse », qui est une sorte de recensement astronomique, indiquant combien de trous noirs de chaque taille existent à un moment donné.

Dans la découverte, ils ont découvert, sans surprise, que les plus grands trous noirs – les trous noirs supermassifs – sont beaucoup plus rares que leurs petits cousins.

Selon l’étude, dans chaque mégaparsec cube d’espace (où un mégaparsec équivaut à un million de parsecs, soit 3,26 millions d’années-lumière), notre univers héberge environ 50 millions de masses solaires équivalentes à des trous noirs.

Si chaque trou noir est parfois la masse du Soleil, cela se traduit par environ 10 millions de trous noirs individuels dans le même volume.

Pour mettre cela en perspective, la quantité totale de masse contenue par les trous noirs est d’environ 10 % de la masse des étoiles. Donc, pour toutes les étoiles que vous voyez dans le ciel nocturne, il y a beaucoup de trous noirs à proximité.

Les trous noirs supermassifs étant extrêmement rares, chaque galaxie n’héberge généralement qu’un seul de ces géants, selon la recherche.

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