De nombreux groupes ont récemment théorisé les trous noirs primordiaux (PBHS). Cela est en partie dû à leur candidature en tant que source potentielle de matière noire. Mais, s'ils existaient, ils avaient également d'autres rôles à jouer dans le début de l'univers. Selon un récent projet de journal publié sur le arxiv Préprint Server de Jeremy Moule et Adam Battten de l'Université Swinburne, l'un de ces rôles pourrait être les graines qui finissent par former des quasars et des galaxies radio.
Les PBH sont théorisés pour avoir commencé très tôt dans l'univers, au cours des premières mille années. Au lieu d'être créés par l'effondrement d'une étoile massive, comme la plupart des trous noirs modernes auxquels nous pensons, ils auraient été créés par des écarts mineurs dans l'environnement de rayonnement qui constituaient l'univers entier à l'époque. Dans le fond micro-ondes cosmiques, nous considérons ces écarts comme de petites fluctuations dans le signal atteignant toujours la Terre, bien que personne ne soit encore définitivement lié ces écarts à la formation de PBHS.
Mais si PBHS existait aussi tôt, leur traction gravitationnelle aurait pu agir comme une « graine » pour accréter plus de gaz et de poussière qui leur permettrait éventuellement de se développer dans les trous noirs supermassifs qui sont au centre des objets les plus brillants connus de l'univers – les quasars. Les quasars varient dans leur luminosité au fil du temps, et la fonction de luminosité quasar (QLF) qui définit ce changement, est un élément important de mathématiques qui montre comment les quasars évoluent et affectent la formation de galaxies autour d'eux.
Surtout, les mathématiques derrière le QLF, qui est définie par les observations des quasars elles-mêmes, s'aligne parfaitement avec les prédictions avancées par la théorie qui montre les PBH agissant comme une graine qui évolue en quasar. Il correspond également à une formule mathématique appelée la fonction Schechter, ce qui donne plus de crédibilité à la théorie. Mais surtout, il offre également une solution à ce qui alimente les quasars en premier lieu.
De minuscules galaxies pourraient être le carburant qui illumine les quasars lorsqu'ils les avalent, bien qu'ils soient invisibles pour nous à une telle distance. Comme le trou noir supermassif au centre du quasar consomme toutes les galaxies à proximité, il commence lentement à perdre sa luminosité, suivant la courbe QLF qui montre qu'elle est probablement moins brillante (c'est-à-dire le changement rouge plus élevé).
Une autre conséquence intéressante de la théorie avancée dans le document est un lien entre les quasars et les radio-galaxies, un type de galaxie qui émet de fortes éclats dans le spectre radio. Si la théorie sur les quasars étant « ensemencées » par des trous noirs primordiaux est correct, ils pourraient éventuellement entraîner une radio-galaxie une fois qu'ils se sont calmés et consommés tout le plus près d'eux.
Pour prouver le point, les auteurs notent qu'il existe des similitudes entre les fonctions de luminosité des quasars et des radio-galaxies, juste avec l'amplitude globale des radio galaxies. Puisqu'ils sont réduits, cependant, ils durent également plus longtemps, la durée de vie attendue d'une radio-galaxie étant environ 10 fois celle d'un quasar, selon le journal.
Bien que cette théorie s'aligne bien sur une grande partie des données d'observation que nous avons collectées sur les quasars et les radio-galaxies jusqu'à présent, il fait également des prévisions pour prouver falsifiable. Premièrement, cela suggère que les quasars pourraient être utilisés comme bougies standard pour la mesure des distances cosmologiques, un titre actuellement détenu par les supernovae de type IA en raison de leur luminosité standardisée. Les origines de Quasar de PBHS pourraient prouver une base de référence pour comprendre leur luminosité, ce qui leur permet finalement d'être utilisé comme une bougie standard.
Peut-être plus falsifié, le télescope spatial James Webb pourra capturer des informations sur les quasars encore plus loin dans le temps que jamais auparavant. Si les nouvelles données s'alignent sur les prédictions faites par la théorie, alors, selon la version idéalisée de la méthode scientifique, elle gagnera du terrain parmi d'autres scientifiques.
Il pourrait être un certain temps avant que Webb ne publie toutes les données qui pourraient prouver ou réfuter la théorie, mais il est toujours agréable d'en avoir un en cosmologie avec des prédictions clairement prouvables. Si cela entraîne des cosmologues à gagner une autre façon de mesurer la distance et une meilleure compréhension de la formation de galaxies dans l'univers précoce, ce serait juste un bonus supplémentaire.
