L'importance des trous noirs en tant que source de chaleur du cosmos

Jusqu'à présent, les astrophysiciens pensaient que les trous noirs super-massifs ne pouvaient influencer que leur environnement immédiat. Une équipe internationale - formée de chercheurs allemands, canadiens et américains - a découvert que les gaz diffus dans l'univers pouvaient "absorber" les rayons gamma émis par les trous noirs augmentant ainsi très significativement la température de ces gaz. Ce résultat surprenant a des implications importantes notamment sur la formation des différentes structures de l'univers.


Toutes les galaxies comportent un trou noir super-massif dans leur centre. Ces trous noirs peuvent émettre des rayons gamma de haute énergie et sont alors appelés blazars. Ces radiations gamma interagissent avec les photons de lumière visible émis par les galaxies les transformant en particules élémentaires (électrons, positrons). Lors de leur création, ces particules se déplacent à des vitesses proches de celle de la lumière mais sont rapidement ralenties par les gaz diffus environnants. Une grande part de leur énergie cinétique est alors transférée aux gaz diffus sous forme d'énergie thermique échauffant ainsi considérablement ces gaz. Contrairement à ce que l'on pensait précédemment, la température des régions de moyenne densité peut s'accroitre d'un facteur 10 alors que la température des régions de faible densité peut s'accroitre d'un facteur 100.

Cette découverte permet d'expliquer l'élargissement des raies d'absorption des quasars lors de la formation de l'univers. Cette découverte modifie également l'étude de la formation des galaxies. En effet, au cours de l'évolution de l'univers, les régions denses de l'espace s'effondrent pour former des galaxies et des clusters de galaxies. Or, les gaz diffus trop chauds ne peuvent pas s'effondrer facilement ; la formation de galaxies naines est donc ralentie voire supprimée. Ainsi, cette découverte pourrait être un élément clé permettant d'expliquer un autre problème dans la théorie de la formation de la galaxie: pourquoi observe-t-on moins de galaxies naines dans les abords de la Voie Lactée et dans les régions peu denses que ce que les simulations cosmiques prédisent ?

Ces travaux ont fait l'objet de plusieurs publications dans les journaux scientifiques The Astrophysical Journal et Monthly Notices of the Royal Astronomical Society courant février et mai 2012.