De grands filaments gazeux à l'origine des premières étoiles ?

Selon une récente étude parue dans la revue Science, la façon dont les étoiles, les galaxies et d'autres structures cosmiques se sont initialement formées dépend essentiellement de la nature de la matière noire. En simulant les effets premiers de la matière noire "chaude", que certains chercheurs pensent être la forme le plus probable de matière noire, des chercheurs anglais et belges ont constaté que les premières étoiles pourraient avoir été générées par des "filaments" massifs de gaz dense, ce qui va à l'encontre la vision traditionnelle qu'ont les physiciens des processus de formation d'étoiles.


Quoique n'ayant jamais été directement détectée jusqu'à présent, la matière noire est sensée exister parce que les galaxies semblent être liées par l'attraction gravitationnelle de beaucoup plus de masse que nous en laisse voir les télescopes. Les particules de matière noire pourraient être "chaudes", c'est-à-dire légères et rapides, bien que les simulations suggèrent que la matière sombre chaude n'explique pas comment la structure cosmique s'est constituée après le Big Bang. La plupart des physiciens pensent donc que la matière noire est plutôt constituée de particules "froides" se déplaçant lentement, plus probables parce que plus compatibles avec l'évolution de l'univers. Mais par contre, la matière noire froide semble être en désaccord avec les densités observées de certaines structures galactiques secondaires.

Ces dernières années, cependant, des chercheurs s'orientent vers l'hypothèse d'une matière noire chaude, qui tiendrait compte de l'évolution de l'univers à grande échelle tout en restant en accord avec les observations des structures plus petites. Liang Gao de l'université de Durham et Tom Theuns de l'université d'Anvers ont réalisé des simulations numériques sur la formation des premières étoiles qui donnent davantage de crédit à cette matière noire chaude.

Selon la théorie de la matière noire froide, les premières étoiles se seraient formées à partir de "minis halos" à l'intérieur d'énormes nuages isolés de gaz et de matière noire (à la différence des étoiles récentes, qui se forment à partir de gaz moléculaires à l'intérieur des galaxies). Dans les simulations de Gao et de Theuns, ces minis halos sont remplacés par des "filaments" étirés de gaz accumulés. Ces filaments auraient été massifs et gigantesques: environ 9 000 années-lumière de long soit le quart de la taille de la Voie Lactée.

Les chercheurs pensent que ces filaments ont pu générer un grand nombre d'étoiles de faibles masses qui pourraient encore exister actuellement, et avec le temps ont pu s'effondrer pour générer les trous noirs super massifs que nous semblons détecter aux centres de la plupart des grandes galaxies.