Astronomie

La création de galaxie dépend-elle des trous noirs ?

La création de galaxie dépend-elle des trous noirs ?

J'ai lu plusieurs fois que chaque galaxie contient un trou noir au centre. Alors la création d'une galaxie est-elle liée aux trous noirs ?


Premièrement, l'observation soutient que :

les trous noirs sont présents dans pratiquement toutes les galaxies qui ont une composante de renflement

On peut donc dire que beaucoup de galaxies ont des trous noirs centraux. Mais il existe certains types de galaxies qui n'ont pas de renflement, comme les galaxies naines. Pour ceux-là, nous ne pouvons pas être sûrs s'il y a un trou noir au centre.

Le lien entre les trous noirs supermassifs centraux (SMBH) et les galaxies hôtes est établi parce que les gens trouvent une corrélation étroite entre la masse des SMBH et la masse stellaire du renflement des galaxies hôtes. Ainsi, il est naturel de penser qu'il pourrait y avoir une relation dans laquelle les SMBH et les galaxies hôtes s'influencent mutuellement pendant leur évolution.

En fait, de nos jours, les gens trouvent que la vérité est beaucoup plus compliquée. C'est encore un sujet de recherche assez brûlant en astrophysique.

Pour plus d'informations, vous pouvez consulter ce document d'examen annuel : https://arxiv.org/abs/1304.7762


On pense que la plupart des galaxies abritent un trou noir super massif. Le trou noir en retour a un impact dramatique sur l'évolution de la galaxie, un effet généralement appelé "rétroaction AGN". Citant W. Ishibashi, A. C. Fabian :

On pense que les noyaux galactiques actifs (AGN), des régions de luminosité extrêmement élevée au centre de certaines galaxies, rayonnent en raison de l'accrétion sur un trou noir supermassif. Ce rayonnement émis, ou rétroaction, envoie de l'énergie dans son environnement et influence l'évolution de la galaxie hôte. Les détails de cette rétroaction ne sont pas bien compris. Nous observons cependant plusieurs relations entre les propriétés de la galaxie hôte et le trou noir central - dont la plus importante est la relation M-sigma. Cette corrélation empirique indique que la masse du trou noir (M) est la quatrième puissance de la dispersion de la vitesse (sigma) des étoiles dans le renflement galactique. De toute évidence, il existe un lien entre l'évolution du trou noir et celle de sa galaxie hôte.

Le sujet de comprendre comment le trou noir supermassif se forme en premier lieu, évolue et interagit avec sa galaxie est toujours en débat au sein de la communauté scientifique, il est donc impossible de répondre pleinement à votre question pour le moment.


Un ancien trou noir a défié les règles de la formation des galaxies

Un trou noir qui a grandi plus vite que sa galaxie hôte. Crédit : Michael S. Helfenbein/Université de Yale

Les trous noirs se trouvent au centre de la plupart des galaxies. La plupart ont peu de masse par rapport à leur galaxie hôte. Les chercheurs de l'ETH ont cependant découvert un trou noir particulièrement massif, qui s'est clairement développé si rapidement que la galaxie hôte n'a pas été en mesure de suivre le rythme. Cela remet en cause les réflexions antérieures sur la co-évolution des galaxies et de leurs trous noirs centraux.

Benny Trakhtenbrot, chercheur à l'Institut d'astronomie de l'ETH Zurich, en collaboration avec une équipe internationale d'astrophysiciens, recherchait d'anciens trous noirs massifs à l'aide du télescope Keck de 10 mètres à Hawaï. Bien que ce genre d'observations soit une routine pour eux, Trakhtenbrot et l'équipe ont été surpris par le premier trou noir qu'ils ont observé. Les données, recueillies avec un nouvel instrument, ont révélé un trou noir géant dans une galaxie lointaine par ailleurs normale, appelée CID-947. Parce que sa lumière devait parcourir une très longue distance, les scientifiques l'observaient à une époque où l'univers avait moins de deux milliards d'années, à peine 14% de son âge actuel (près de 14 milliards d'années se sont écoulées depuis le Big Bang).

Une analyse des données collectées à Hawaï a révélé que le trou noir du CID-947, avec près de 7 milliards de masses solaires, est l'un des trous noirs les plus massifs découverts à ce jour. Ce qui a particulièrement surpris les chercheurs, ce n'est pas la masse record du trou noir, mais plutôt la masse de la galaxie. "Les mesures correspondent à la masse d'une galaxie typique", explique Trakhtenbrot, chercheur postdoctoral travaillant au sein du groupe de recherche en astrophysique extragalactique du professeur Macella Carollo. "Nous avons donc un trou noir gigantesque au sein d'une galaxie de taille normale." Le résultat était si surprenant que deux des astronomes ont dû vérifier indépendamment la masse de la galaxie. Les deux sont arrivés à la même conclusion. L'équipe rend compte de ses découvertes dans le numéro actuel de la revue scientifique La science.

Y avait-il quelque chose de différent au début de l'Univers ?

La plupart des galaxies, y compris notre Voie lactée, ont un trou noir en leur centre qui contient des millions voire des milliards de masses solaires. "Les trous noirs sont des objets qui possèdent une force gravitationnelle si forte que rien - pas même la lumière - ne peut s'échapper. La théorie de la relativité d'Einstein décrit comment ils plient l'espace-temps lui-même", explique le professeur de l'ETH Kevin Schawinski, co-auteur de la nouvelle étude. L'existence des trous noirs peut être prouvée car la matière est fortement accélérée par la force gravitationnelle et émet donc un rayonnement particulièrement énergétique.

Jusqu'à présent, les observations ont indiqué que plus le nombre d'étoiles présentes dans la galaxie hôte est grand, plus le trou noir est gros. "C'est vrai pour l'univers local, qui ne fait que refléter la situation dans le passé récent de l'Univers", explique Trakhtenbrot. Ce lien, ainsi que d'autres preuves, ont conduit les scientifiques à supposer que la croissance des trous noirs et la formation d'étoiles vont de pair. C'est tout à fait raisonnable, si un réservoir commun de gaz froid était responsable de la formation des étoiles et de "l'alimentation" du trou noir au centre de la galaxie, dit Trakhtenbrot. De plus, des études antérieures suggéraient que le rayonnement émis lors de la croissance du trou noir contrôlait, voire arrêtait la création d'étoiles, car l'énergie libérée réchauffait le gaz. Les derniers résultats suggèrent cependant que ces processus fonctionnent différemment, du moins dans l'univers primitif.

La formation des étoiles se poursuit

Le jeune trou noir distant observé par Trakhtenbrot et ses collègues avait environ 10 fois moins de masse que sa galaxie. Dans l'univers local d'aujourd'hui, les trous noirs atteignent généralement une masse de 0,2 à 0,5 % de la masse de leur galaxie hôte. "Cela signifie que ce trou noir s'est développé beaucoup plus efficacement que sa galaxie - contredisant les modèles qui prédisaient un développement main dans la main", explique le chercheur de l'ETH. Les chercheurs ont également conclu de leurs observations que bien que le trou noir ait atteint la fin de sa croissance, des étoiles se formaient toujours. Contrairement aux hypothèses précédentes, le flux d'énergie et de gaz, propulsé par le trou noir, n'a pas empêché la création d'étoiles.

La galaxie pourrait continuer à croître à l'avenir, mais la relation entre la masse du trou noir et celle des étoiles resterait inhabituellement grande. Les chercheurs pensent que CID-947 pourrait ainsi être un précurseur des systèmes massifs les plus extrêmes que nous observons dans l'univers local d'aujourd'hui, comme la galaxie NGC 1277 dans la constellation de Persée, à quelque 220 millions d'années-lumière de notre Voie lactée. Ils espèrent mieux comprendre les liens entre le trou noir et la galaxie hôte, grâce à des observations avec le radiotélescope Alma au Chili.


Le trou noir du monstre au début de l'univers –“source de création en rotation invisible”

Lorsque le trou noir emblématique de la taille de notre système solaire au centre de la galaxie M87 a été photographié en 2019, les astronomes l'ont décrit comme témoin des "portes de l'enfer et de la fin de l'espace-temps". Avance rapide jusqu'à aujourd'hui, les astronomes utilisant trois Les observatoires de Maunakea à Hawaï décrivent le deuxième quasar le plus éloigné jamais trouvé à un décalage vers le rouge cosmologique supérieur à 7,5 et il abrite un trou noir deux fois plus grand que l'autre quasar connu à la même époque comme Pōniuā`ena, qui signifie "source de création filante invisible, entourée de brillance" dans la langue hawaïenne. La lumière observée depuis Pōniuā`ena a atteint la Terre 13 milliards d'années après avoir quitté le quasar à peine 700 millions d'années après le Big Bang.

« Comment l'univers peut-il produire un trou noir aussi massif si tôt dans son histoire ? », a déclaré Xiaohui Fan, professeur aux régents et chef de département associé du département d'astronomie de l'Université de l'Arizona à propos de la théorie actuelle qui maintient la croissance des premiers trous noirs géants ont commencé à l'époque de la réionisation, commençant environ 400 millions d'années après le Big Bang. “Cette découverte présente le plus grand défi à ce jour pour la théorie de la formation et de la croissance des trous noirs dans l'univers primitif.”

Le plus massif, le deuxième le plus éloigné

Les astronomes ont découvert le quasar le plus éloigné (nommé J1342+0928) en 2018 et maintenant le deuxième plus éloigné, Pōniuā`ena (ou J1007+2115, à un décalage vers le rouge de 7,515). Les observations spectroscopiques des observatoires Keck et Gemini montrent que le trou noir supermassif qui alimente Pōniuā`ena est 1,5 milliard de fois plus massif que notre Soleil.

Pōniuā`ena est l'objet le plus lointain connu dans l'univers hébergeant un trou noir dépassant un milliard de masses solaires, a déclaré Jinyi Yang, chercheur associé postdoctoral à l'observatoire Steward de l'université d'Arizona et auteur principal de l'étude.

Commencé en tant que Cosmic “Seed”

Pour qu'un trou noir de cette taille se forme aussi tôt dans l'univers, il devrait commencer par un trou noir de 10 000 masses solaires environ 100 millions d'années après le Big Bang, plutôt que de croître à partir d'un trou noir beaucoup plus petit. formé par l'effondrement d'une seule étoile.

La découverte de quasars comme Pōniuā`ena, au plus profond de l'époque de la réionisation, est un . Pōniuā`ena a placé des contraintes nouvelles et importantes sur l'évolution de la matière entre les galaxies (milieu intergalactique) à l'époque de la réionisation.

“Pōniuā`ena agit comme un phare cosmique. Au fur et à mesure que sa lumière parcourt le long voyage vers la Terre, son spectre est altéré par le gaz diffus dans le milieu intergalactique, ce qui nous a permis de déterminer le moment de la réionisation, a déclaré le co-auteur Joseph Hennawi, professeur au département de physique. à l'Université de Californie, Santa Barbara.

L'équipe de Yang a d'abord détecté Pōniuā`ena comme un quasar possible après avoir passé au peigne fin des enquêtes sur de vastes zones telles que l'enquête sur l'hémisphère de l'UKIRT et les données du télescope Pan-STARRS1 de l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï sur l'île de Maui.

Révélé par l'Observatoire Gemini

En 2019, les chercheurs ont observé l'objet à l'aide de l'instrument GNIRS de l'observatoire Gemini ainsi que du spectrographe d'échellette proche infrarouge de l'observatoire Keck (NIRES) pour confirmer l'existence de Pōniuā`ena.

"Les données préliminaires de Gemini suggèrent qu'il s'agit probablement d'une découverte importante. Notre équipe avait prévu un temps d'observation à Keck quelques semaines plus tard, parfaitement synchronisé pour observer le nouveau quasar à l'aide du spectrographe NIRES de Keck afin de confirmer son redshift extrêmement élevé et de mesurer la masse de son trou noir », a déclaré co- l'auteur Aaron Barth, professeur au Département de physique et d'astronomie de l'Université de Californie à Irvine.

"Nous reconnaissons qu'il existe différentes manières de connaître l'univers", a déclaré John O’Meara, scientifique en chef à l'observatoire de Keck. “Pōniuā`ena est un merveilleux exemple d'interdépendance entre la science et la culture, avec une appréciation partagée de la façon dont les différents systèmes de connaissances s'enrichissent mutuellement.”

Les astronomes de Keck reconnaissent et reconnaissent le rôle culturel très important et le respect que le sommet de Maunakea a toujours eu au sein de la communauté autochtone hawaïenne. Nous sommes très chanceux d'avoir l'opportunité d'effectuer des observations depuis cette montagne.”


“Supermassive Mutant”–conduit à une ‘explosion cambrienne’ de la création d'étoiles

« Les trous noirs sont les dragons séduisants de l'univers », a écrit l'auteur de science-fiction Robert Coover, « extérieurement calme mais violent au cœur, étrange, hostile, primitif, émettant un rayonnement négatif qui attire tout vers eux, engloutissant tout qui s'approchent de trop près… ces étranges monstres galactiques, pour qui la création est destruction, mort, vie, ordre du chaos.

Mais parfois, dans l'évolution cosmique, comme dans l'évolution terrestre, un monstre, un mutant au repos se produit. Dans un amas d'étoiles sans trou noir supermassif actif dans la galaxie centrale de l'amas, pompant activement de l'énergie dans son environnement, le gaz peut se refroidir suffisamment pour qu'un taux prodigieux de formation d'étoiles –a ”une explosion cambrienne de création d'étoiles puisse se produisent, selon Carter Rhea, à l'Université de Montréal, sur ce qui peut arriver lorsqu'un trou noir géant n'intervient pas dans la vie d'un amas de galaxies. « Ce type de fermeture de trou noir peut être un moyen crucial pour la formation d'étoiles au début de l'Univers. »

Les plus grandes structures de l'univers

Les amas de galaxies sont les plus grandes structures de l'Univers maintenues ensemble par la gravité. Ils sont constitués de trois caractéristiques principales : des centaines ou des milliers de galaxies individuelles, de la matière noire invisible et une grande quantité de gaz chaud qui émet des rayons X.

Les astronomes utilisant l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et d'autres télescopes ont montré que le comportement passif des trous noirs dans l'amas de galaxies SpARCS104922.6+564032.5 (SpARCS1049 en abrégé) situé à 9,9 milliards d'années-lumière de la Terre entraîne un prodigieux torrent de formation d'étoiles .

“A Vanne Supermassive” –Émettant des gaz chauds à rayons X

Les amas de galaxies contiennent des centaines ou des milliers de galaxies envahies par un gaz chaud émettant des rayons X qui dépasse la masse combinée de toutes les galaxies. Les éjections de matière alimentées par un trou noir supermassif dans la galaxie centrale de l'amas empêchent généralement ce gaz chaud de se refroidir pour former un grand nombre d'étoiles. Ce chauffage permet aux trous noirs supermassifs d'influencer ou de contrôler l'activité et l'évolution de leur amas hôte.

900 nouveaux soleils par an

Sur la base des observations du télescope spatial Hubble et du télescope spatial Spitzer de la NASA, les astronomes avaient précédemment découvert que des étoiles se formaient à un taux extraordinaire d'environ 900 nouveaux Soleils de masse par an dans SpARCS1049. C'est plus de 300 fois plus rapide que la vitesse à laquelle notre galaxie, la Voie lactée, forme ses étoiles à un rythme piéton de 3 masses solaires par an. (Au rythme observé dans SpARCS1049, toutes les étoiles de la Voie lactée pourraient se former en seulement 100 millions d'années, ce qui est une courte période par rapport à l'âge de notre galaxie de plus de dix milliards d'années.)

« Cela me rappelle la vieille expression de « quand le chat s'éloigne, les souris joueront », a déclaré Julie Hlavacek-Larrondo de l'Université de Montréal au Canada, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en astrophysique observationnelle. des trous noirs et a dirigé l'étude. “Ici, le chat, ou trou noir, est calme et les souris, ou étoiles, sont très occupées.”

Formation d'étoiles d'étincelles de gaz plus frais

Les astronomes se demandent : qu'est-ce qui cause ce cycle prodigieux de naissance des étoiles ? La réponse pourrait venir de nouvelles données Chandra révélant le comportement du gaz chaud à environ 80 000 années-lumière du centre de SpARCS1049 dans une région en dehors de l'une des galaxies de l'amas. Dans la majeure partie du cluster, la température du gaz est d'environ 65 millions de degrés. Cependant, sur le site de formation des étoiles, le gaz est plus dense que la moyenne et s'est refroidi à une température d'environ 10 millions de degrés seulement. La présence de ce gaz plus froid suggère que d'autres réservoirs de gaz non détectés se sont refroidis à des températures encore plus basses qui permettent la formation d'un grand nombre d'étoiles.

Bien qu'il existe de nombreux exemples où l'énergie injectée par les trous noirs dans leur environnement est responsable de la réduction du taux de formation d'étoiles par des facteurs de dizaines ou de milliers ou plus, ces amas ne sont généralement qu'à quelques centaines de millions d'années-lumière de la Terre et sont beaucoup plus vieux que SpARCS1049.

Signes manquants d'un trou noir supermassif

Dans le cas de SpARCS1049, les astronomes ne voient aucun signe qu'un trou noir supermassif dans la galaxie centrale attire activement de la matière. Par exemple, il n'y a aucune preuve d'un jet de matière s'éloignant du trou noir à des longueurs d'onde radio, ou d'une source de rayons X du milieu de la galaxie indiquant que la matière s'est chauffée lorsqu'elle est tombée vers un trou noir.

"De nombreux astronomes ont pensé que sans l'intervention d'un trou noir, la formation d'étoiles deviendrait incontrôlable", a déclaré la co-auteure Tracy Webb de McGill, qui a découvert pour la première fois SpARCS1049 en 2015 avec le télescope spatial Spitzer de la NASA. . “Nous avons maintenant la preuve observationnelle que c'est bien ce qui se passe.”

Pourquoi le trou noir est-il si silencieux ? La différence de position observée entre le gaz le plus dense et la galaxie centrale pourrait en être la cause. Cela signifierait que le trou noir supermassif au centre de cette galaxie manque de carburant. La perte d'une source de carburant pour le trou noir empêche les explosions et permet au gaz de se refroidir sans entrave, le gaz le plus dense se refroidissant le plus rapidement. Une explication de ce décalage est que deux amas de galaxies plus petits sont entrés en collision à un moment donné dans le passé pour créer SpARCS1049, éloignant le gaz le plus dense de la galaxie centrale.

Un article décrivant ces résultats a été publié dans The Astrophysical Journal Letters.

The Daily Galaxy, Max Goldberg, via l'observatoire Chandra X-Ray et la NASA

Crédit d'image : Rayons X : NASA/CXO/Univ. de Montréal/J. Hlavacek-Larrondo et al Optique/IR : NASA/STScI


Le recensement céleste de l'UCI indique que les trous noirs envahissent l'univers

Irvine, Californie, 7 août 2017 – Après avoir mené une sorte d'inventaire cosmique pour calculer et catégoriser les trous noirs stellaires, les astronomes de l'Université de Californie, Irvine ont conclu qu'il y a probablement des dizaines de millions d'objets énigmatiques et sombres dans la Voie lactée – bien plus que prévu.

"Nous pensons avoir montré qu'il y a jusqu'à 100 millions de trous noirs dans notre galaxie", a déclaré James Bullock, président de l'UCI et professeur de physique et d'astronomie, co-auteur d'un article de recherche sur le sujet dans le numéro actuel de Monthly. Avis de la Royal Astronomical Society.

Le recensement céleste de l'UCI a commencé il y a plus d'un an et demi, peu de temps après l'annonce que le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, ou LIGO, avait détecté des ondulations dans le continuum espace-temps créé par la collision distante de deux trous noirs, chacun le taille de 30 soleils.

"Fondamentalement, la détection des ondes gravitationnelles était une affaire énorme, car c'était une confirmation d'une prédiction clé de la théorie de la relativité générale d'Einstein", a déclaré Bullock. « Mais ensuite, nous avons examiné de plus près l'astrophysique du résultat réel, une fusion de deux trous noirs de 30 masses solaires. C'était tout simplement stupéfiant et nous a amenés à nous demander : « À quel point les trous noirs de cette taille sont-ils courants et à quelle fréquence fusionnent-ils ? » »

Il a déclaré que les scientifiques supposent que la plupart des trous noirs stellaires – qui résultent de l'effondrement d'étoiles massives à la fin de leur vie – auront à peu près la même masse que notre soleil. Voir la preuve que deux trous noirs de proportions aussi épiques se sont finalement réunis dans une collision cataclysmique a fait se gratter la tête.

Le travail de l'UCI était une enquête théorique sur "l'étrangeté de la découverte de LIGO", a déclaré Bullock. La recherche, dirigée par le candidat au doctorat Oliver Elbert, était une tentative d'interpréter les détections d'ondes gravitationnelles à travers le prisme de ce qui est connu sur la formation des galaxies et de former un cadre pour comprendre les événements futurs.

« Sur la base de ce que nous savons de la formation d'étoiles dans des galaxies de différents types, nous pouvons déduire quand et combien de trous noirs se sont formés dans chaque galaxie », a déclaré Elbert. « Les grandes galaxies abritent des étoiles plus anciennes, et elles hébergent également des trous noirs plus anciens. »

Selon le co-auteur Manoj Kaplinghat, professeur de physique et d'astronomie à l'UCI, le nombre de trous noirs d'une masse donnée par galaxie dépendra de la taille de la galaxie.

La raison en est que les grandes galaxies ont de nombreuses étoiles riches en métaux, et les petites galaxies naines sont dominées par de grandes étoiles de faible métallicité. Les étoiles qui contiennent beaucoup d'éléments plus lourds, comme notre soleil, perdent une grande partie de cette masse au cours de leur vie. Quand vient le temps de mettre fin à tout cela dans une supernova, il ne reste plus autant de matière à s'effondrer sur elle-même, ce qui entraîne un trou noir de masse inférieure. Les grandes étoiles à faible teneur en métal ne perdent pas autant de leur masse au fil du temps, donc quand l'une d'entre elles meurt, la quasi-totalité de sa masse se retrouvera dans le trou noir.

"Nous avons une assez bonne compréhension de la population globale d'étoiles dans l'univers et de leur distribution de masse à leur naissance, nous pouvons donc dire combien de trous noirs auraient dû se former avec 100 masses solaires contre 10 masses solaires", a déclaré Bullock. "Nous avons pu déterminer combien de gros trous noirs devraient exister, et cela a fini par se chiffrer en millions - beaucoup plus que ce que j'avais prévu."

De plus, pour faire la lumière sur les phénomènes ultérieurs, les chercheurs de l'UCI ont cherché à déterminer à quelle fréquence les trous noirs se produisent par paires, à quelle fréquence ils fusionnent et combien de temps cela prend. Ils se sont demandé si les trous noirs de 30 masses solaires détectés par LIGO étaient nés il y a des milliards d'années et avaient mis beaucoup de temps à fusionner ou s'ils étaient apparus plus récemment (au cours des 100 derniers millions d'années) et ont fusionné peu de temps après.

"Nous montrons que seulement 0,1 à 1% des trous noirs formés doivent fusionner pour expliquer ce que LIGO a vu", a déclaré Kaplinghat. "Bien sûr, les trous noirs doivent se rapprocher suffisamment pour fusionner dans un délai raisonnable, ce qui est un problème ouvert."

Elbert a déclaré qu'il anticipait de nombreuses autres détections d'ondes gravitationnelles afin que lui et d'autres astronomes puissent déterminer si les trous noirs entrent en collision principalement dans les galaxies géantes. Cela, a-t-il dit, leur dirait quelque chose d'important sur la physique qui les pousse à fusionner.

Selon Kaplinghat, ils n'auront peut-être pas à attendre trop longtemps, relativement parlant. "Si les idées actuelles sur l'évolution stellaire sont justes, alors nos calculs indiquent que des fusions de trous noirs de 50 masses solaires seront détectées dans quelques années", a-t-il déclaré.


La création de galaxie dépend-elle des trous noirs ? - Astronomie

Toutes les galaxies ont commencé à se former à peu près au même moment, il y a environ 13 milliards d'années. L'origine des galaxies et leur évolution au cours des milliards d'années est aujourd'hui un domaine de recherche actif en astronomie. Les modèles pour la formation des galaxies ont été de deux types de base : "top-down" et "bottom-up". Le modèle "top-down" sur l'origine des galaxies dit qu'elles se sont formées à partir d'énormes nuages ​​de gaz plus gros que la galaxie résultante. Les nuages ​​ont commencé à s'effondrer parce que leur gravité interne était suffisamment forte pour surmonter la pression dans le nuage. Si le nuage de gaz tournait lentement, alors le nuage de gaz qui s'effondrait formait la plupart de ses étoiles avant que le nuage puisse s'aplatir en un disque. Le résultat était une galaxie elliptique. Si le nuage de gaz tournait plus vite, alors le nuage de gaz qui s'effondrait formait un disque avant que la plupart des étoiles ne soient créées. Le résultat était une galaxie spirale. Le taux de formation des étoiles mai être le facteur déterminant dans quel type de galaxie se formera. Mais, peut-être que la situation est inversée : le type de galaxie détermine le taux de formation des étoiles. Quelle est la "cause" et quel est l"effet" ?

Une variante du modèle "top-down" indique qu'il y avait des nuages ​​de gaz extrêmement gros qui se sont fragmentés en nuages ​​plus petits. Chacun des plus petits nuages ​​a alors formé une galaxie. Cela explique pourquoi les galaxies sont regroupées en amas et même en amas d'amas de galaxies (superamas). Cependant, le modèle prédit un temps très long pour l'effondrement des nuages ​​ultra-larges et la fragmentation en nuages ​​galactiques individuels. Il devrait encore y avoir des galaxies en formation aujourd'hui. Les astronomes à la recherche de ces jeunes galaxies proches concentrent leur attention sur les galaxies contenant de très petites quantités de "métaux" (éléments plus lourds que l'hélium), en particulier celles contenant de faibles pourcentages d'oxygène. Rappelons de la section de nucléosynthèse stellaire que les métaux sont fabriqués à partir des étoiles et que l'oxygène est le troisième élément le plus abondant dans l'univers. Les galaxies plus jeunes avec des générations d'étoiles plus jeunes auront moins de pollution en métaux.

La première galaxie proche pauvre en oxygène découverte est "Zwicky 18", à seulement 60 millions d'années-lumière. Il ne contient que 2,6% de la quantité d'oxygène que la Voie lactée et semble avoir commencé à former des étoiles il y a seulement 500 millions d'années. Cependant, d'autres observations ont révélé qu'il avait également des étoiles beaucoup plus anciennes et nous le voyons maintenant subir une explosion de formation d'étoiles. Sa composition pauvre en oxygène peut être due à la chute de gaz non pollué dans la galaxie.

Une autre galaxie encore plus proche et pauvre en oxygène, Leo P, n'est qu'à 5 millions d'années-lumière et a un taux de formation d'étoiles très faible, à peine 1/50 000 du taux de la Voie lactée. Comme I Zwicky 18, Leo P contient également de très vieilles stars. En raison de sa faible masse, Leo P n'a pas été en mesure de conserver ses métaux car les supernovae ont détruit les métaux. Il contient encore du gaz pour faire des étoiles car il n'est pas passé près d'une grande galaxie et le gaz a encore été volé. Le détenteur actuel du record de manque d'oxygène est J0811+4730 avec seulement 1,7% de la quantité d'oxygène que la Voie lactée. Elle se trouve à 620 millions d'années-lumière et elle subit actuellement une explosion de formation d'étoiles. Plutôt que d'être de véritables jeunes galaxies, celles-ci et d'autres galaxies pauvres en oxygène ont conservé de faibles niveaux de métaux en raison de leur environnement et de leur faible masse. Les astronomes utilisent maintenant ces galaxies pauvres en oxygène pour mieux comprendre comment les premières galaxies de l'univers ont formé des étoiles il y a des milliards d'années. Les observations et les simulations informatiques montrent que le modèle « de bas en haut » est le mode de développement des galaxies.

Le modèle « de bas en haut » construit des galaxies à partir de la fusion d'amas plus petits de la taille d'un million de masses solaires (la taille des amas globulaires). Ces amas auraient pu commencer à s'effondrer lorsque l'univers était encore très jeune. Ensuite, les galaxies seraient attirées en amas et les amas en superamas par leur gravité mutuelle. Ce modèle prédit qu'il devrait y avoir beaucoup plus de petites galaxies que de grandes galaxies --- ce qui est vrai. Les galaxies irrégulières naines peuvent provenir de fragments de nuages ​​qui n'ont pas été incorporés dans des galaxies plus grandes. De plus, les amas et superamas de galaxies devraient toujours être en train de se former --- les observations suggèrent que cela est également vrai.

La radiogalaxie MRC 1138-262, également appelée "Spiderweb Galaxy", est une grande galaxie en devenir. A 10,6 milliards d'années-lumière, on le voit en train de se former seulement 3 milliards d'années après le Big Bang. Remarquez les petites galaxies minces "tadpole" et "chain" qui fusionnent pour créer une galaxie géante.

Les astronomes explorent maintenant des modèles de formation avec des simulations de superordinateurs qui incorporent la matière noire qui constitue la majeure partie de la matière de l'univers. D'énormes amas de matière noire de la taille de superamas se rassemblent sous l'action de la gravité en un réseau de filaments pour former la "toile cosmique" décrite dans la section précédente. Là où les filaments de matière noire se croisent, la matière régulière se concentre en galaxies et en amas de galaxies. Les endroits les plus denses avec de nombreux filaments se croisant auraient eu une formation d'étoiles plus rapide pour former les galaxies elliptiques tandis que les concentrations de densité plus faibles le long de filaments plus isolés auraient fait les galaxies spirales et les galaxies naines. Dans un tel modèle, les galaxies visibles en feu à la lumière des étoiles sont comme la pointe d'un iceberg --- la matière visible se trouve dans la partie la plus dense de morceaux de matière noire beaucoup plus gros. Certains amas de matière noire peuvent contenir de l'hydrogène froid et de l'hélium produisant des « galaxies noires » qui ne sont pas suffisamment concentrées pour commencer la formation d'étoiles (voir aussi le site d'actualités du Dragonfly Telescope Array).

Une carte de la matière noire a été publiée au début de 2007 qui sondait la distribution de la matière noire sur une grande étendue de ciel et de profondeur (distance --- voir la figure "Distribution de la matière noire" ci-dessous). La carte est suffisamment grande et a une résolution suffisamment élevée pour montrer que la matière noire devient plus concentrée avec le temps. La carte s'étend à mi-chemin du début de l'univers. Il montre également que la matière visible s'agglutine dans les zones les plus denses des filaments de matière noire (voir la figure "Répartition de la matière visible et noire" ci-dessous). La distribution de la matière noire a été mesurée par la faible lentille gravitationnelle de la lumière des galaxies visibles par la matière noire (voir le chapitre sur la relativité).

Collisions et fusions de galaxies

Les collisions ont lieu sur des échelles de temps très longues par rapport à la durée de notre vie --- plusieurs dizaines de millions d'années. Afin d'étudier les collisions, les astronomes utilisent des ordinateurs puissants pour simuler les interactions gravitationnelles entre les galaxies. L'ordinateur peut exécuter une simulation en quelques heures à quelques jours selon le matériel informatique et le nombre de points d'interaction. Les résultats sont vérifiés par des observations de galaxies à différents stades d'interaction. Notez qu'il s'agit du même processus utilisé pour étudier l'évolution des étoiles. La physique des intérieurs stellaires est entrée dans le modèle informatique et le cycle de vie complet de l'étoile est simulé en peu de temps. Ensuite, les résultats sont vérifiés avec des observations d'étoiles à différents stades de leur vie.

Dans le passé, les simulations informatiques utilisaient plusieurs millions de points pour représenter une galaxie afin de gagner du temps de traitement informatique. Une simulation de plusieurs millions de points peut prendre plusieurs semaines à traiter. Cependant, les galaxies sont constituées de milliards, voire de milliards de milliards d'étoiles, de sorte que chaque point de la simulation représentait en fait de grands amas d'étoiles. Les simulations étaient dites de "faible résolution" car de nombreuses étoiles individuelles étaient étalées ensemble pour former un point de masse dans la simulation. La résolution d'une simulation informatique affecte le résultat, mais on ne sait pas dans quelle mesure le résultat est influencé par la résolution de la simulation et dans quelle mesure l'ignorance de la physique joue un rôle. Les vitesses du matériel informatique et les techniques de programmation se sont considérablement améliorées, de sorte que les astronomes arrivent maintenant au point où ils peuvent exécuter des simulations avec plusieurs milliards de points de masse en quelques semaines. Les simulations informatiques intègrent également désormais plus d'effets physiques que la gravité et l'hydrodynamique simplifiée (mouvement des gaz) tels que la formation d'étoiles, les supernovae, la formation de très grands trous noirs au centre des galaxies, les champs électromagnétiques et d'autres processus associés à la matière ordinaire. Alors que la matière noire constitue la majeure partie de la matière de l'univers et agit uniquement par la force de gravité, il s'avère que les effets à plus petite échelle de la matière ordinaire peuvent avoir un impact significatif sur la structure et l'évolution des galaxies et des amas, tout comme les différences dans les assaisonnements et le levain peut considérablement changer le goût et la texture d'un bloc de farine cuit au four.

When two galaxies collide the stars will pass right on by each other without colliding. The distances between stars is so large compared to the sizes of the stars that star-star collisions are very rare when the galaxies collide. The orbits of the stars can be radically changed, though. Gravity is a long-range force and is the primary agent of the radical changes in a galaxy's structure when another galaxy comes close to it. Computer simulations show that a small galaxy passing close to a disk galaxy can trigger the formation of spiral arms in the disk galaxy. Alas! The simulations show that spiral arms formed this way do not last long. Part of the reason mai be in the low resolution of the simulations.

The stars may be flung out from the colliding galaxies to form long arcs. Several examples of very distorted galaxies are seen with long antenna-like arcs. In some collisions a small galaxy will collide head-on with a large galaxy and punch a hole in the large galaxy. The stars are not destroyed. The star orbits in the large galaxy are shifted to produce a ring around a compact core.

Select the "Antennae Galaxies formation movie" link below to show a movie of a computer simulation from Joshua Barnes showing the formation of the Antennae Galaxies. It is a Quicktime movie, so you will need a Quicktime viewer. The red particles are the dark matter particles and the white and green are stars and gas, respectively. Other collision movies are available on Barnes' Galaxy Transformations web site and on Chris Mihos' Galaxy Collisions and Mergers website.

Here are some photographs of examples of these collisions. The first is the Antennae Galaxies (NGC 4038 & NGC 4039) as viewed from the ground (left) and from the Hubble Space Telescope (right). Note the large number of H II regions produced from the collision. The second is the Cartwheel Galaxy as seen by the Hubble Space Telescope. A large spiral was hit face-on by one of the two galaxies to the right of the ring. The insets on the left show details of the clumpy ring structure and the core of the Cartwheel. Selecting the images will bring up an enlarged version in another window. See Mihos' galaxy modelling website for simulations of the creation of the Cartwheel Galaxy.

The gas clouds in galaxies are much larger than the stars, so they will very likely hit the clouds in another galaxy when the galaxies collide. When the clouds hit each other, they compress and collapse to form a lot of stars in a short time. Galaxies undergoing such a burst of star formation are called starburst galaxies and they can be the among the most luminous of galaxies.


Messier 82 (a starburst in the M81 group)

Though typical galaxy collisions take place over what to us seems a long timescale, they are short compared to the lifetimes of galaxies. Some collisions are gentler and longer-lasting. In such collisions the galaxies can merge. Computer simulations show us that the big elliptical galaxies can form from the collisions of galaxies, including spiral galaxies. Elliptical galaxies formed in this way have faint shells of stars or dense clumps of stars that are probably debris left from the merging process. Mergers of galaxies to form ellipticals is probably why ellipticals are common in the central parts of rich clusters. The spirals in the outer regions of the clusters have not undergone any major interactions yet and so retain their original shape. Large spirals can merge with small galaxies and retain a spiral structure.

Some satellite galaxies of the Milky Way are in the process of merging with our galaxy. The dwarf elliptical galaxy SagDEG in the direction of the Milky Way's center is stretched and distorted from the tidal effects of the Milky Way's strong gravity. The Canis Major Dwarf galaxy about 25,000 light years from us is in a more advanced stage of "digestion" by the Milky Way---just the nucleus of a former galaxy is all that is left. A narrow band of neutral hydrogen from other satellite galaxies, the Magellanic Clouds, appears to be trailing behind those galaxies as they orbit the Milky Way. The band of hydrogen gas, called the "Magellanic Stream", extends almost 90 degrees across the sky away from the Magellanic Clouds and may be the result of an encounter they experienced with the Milky Way about 200 million years ago. At least eight other streams in the Milky Way from other dwarf galaxies have been found. The Andromeda Galaxy and the Milky Way will collide with each other 4.5 billion years from now and over the following two billion years after that initial encounter, they will merge to form an elliptical galaxy. The smaller spiral galaxy of the Local Group, the Triangulum Galaxy (M33) will also probably merge with us after that. (See the 2012 Hubblesite.org story which pegged the collision at 3.9 billion years from now for images and videos of the future collision.)

The giant ellipticals (called "cD galaxies") found close to the centers of galaxies were formed from the collision and merging of galaxies. When the giant elliptical gets large enough, it can gobble up nearby galaxies whole. This is called galactic cannibalism. The cD galaxies will have several bright concentrations in them instead of just one at the center. The other bright points are the cores of other galaxies that have been gobbled up.

Messier 87 (a cD galaxy that has grown large by swallowing smaller galaxies)

If collisions and mergers do happen, then more interactions should be seen when looking at regions of space at very great distances. When you look out to great distances, you see the universe as it was long ago because the light from those places takes such a long time to reach us over the billions of light years of intervening space. Edwin Hubble's discovery of the expansion of the universe means that the galaxies were once much closer together, so collisions should have been more common. Pictures from the Hubble Space Telescope of very distant galaxies show more distorted shapes, bent spiral arms, and irregular fragments than in nearby galaxies (seen in a more recent stage of their evolution).


The Hubble Ultra Deep Field (HUDF)---a narrow look back through time past many intervening galaxies to the universe as it looked billions of years ago near the start of the expansion. There were more distorted (interacting) galaxies back then! The larger fuzzy patches in the picture are closer galaxies and the smallest bright points are very distant galaxies. It is a 278-hour exposure (over 412 orbits) of a single piece of sky in the Fornax constellation.

In early 2010, astronomers announced that they were able to detect galaxies from the time of just 600 million to 800 million years after the birth of the universe (the Big Bang) using the new camera on the Hubble Space Telescope. A later study in 2012 found a cluster of galaxies beginning to form 600 million years after the Big Bang. Another study in 2012 called the Extreme Deep Field honed in on the center of the HUDF and detected galaxies forming just 450 million years after the Big Bang. A very deep look with the Spitzer Space Telescope in 2019 at two other patches of sky near the HUDF patch was able to get spectra of the H II regions (emission nebulae) in 135 galaxies at a stage less than a billion years after the Big Bang. Although these nebulae glow in the visible band, the light has been greatly redshifted into the infrared by the expansion of the universe to be detectable by Spitzer. It found that the early galaxies produced much more ionizing radiation that do modern galaxies. A detailed analysis of these early galaxies to figure out why they are so different than modern galaxies will have to wait until the much larger James Webb Space Telescope is trained on them.

The formation of galaxies is one major field of current research in astronomy. Astronomers are close to solving the engineering problem of computer hardware speeds and simulation techniques so that they can focus on the physical principles of galaxy formation. One major roadblock in their progress is the lack of understanding of the role that dark matter plays in the formation and interaction of galaxies. Since the dark matter's composition is unknown and how far out it extends in the galaxies and galaxy clusters is only beginning to be mapped (and see also link), it is not known how to best incorporate it into the computer simulations. Faced with such ignorance of the nature of dark matter, astronomers try inputting different models of the dark matter into the simulations and see if the results match the observations. As mentioned in the previous section, models that use "cold dark matter" of "WIMPs" provide the best fit to the observed structures. The recent discovery of "dark energy" is another major unknown in galaxy evolution models, though its effect may be more important to the future of the universe than to the origin and early history of the galaxies in which gravity and gas dynamics played the significant role. On the observational side, the earliest stages of galaxy formation can be studied spectroscopically only in the infrared due to the expansion of the universe, so large infrared space telescopes like Webb (launch date in early 2021) or the Wide Field Infrared Survey Telescope (launch date in 2025) are required to test the computer models.

There will be many new fundamental discoveries made in the coming years, so this section of the web site will surely undergo major revisions of the content. Although the content of our knowledge will be changed and expanded, the process of figuring out how things work will be the same. Theories and models will be created from the past observations and the fundamental physical laws and principles. Predictions will be made and then tested against new observations. Nature will veto our ideas or say that we are on the right track. Theories will be dropped, modified, or broadened. Having to reject a favorite theory can be frustrating but the excitement of meeting the challenge of the mystery and occasionally making a breakthrough in our understanding motivates astronomers and other scientists to keep exploring.


When black holes devour stars, it all depends on how you look at it

What astronomers see when a black hole devours a nearby star depends on the viewing angle and orientation of the hole, a new model suggests. Image: Jane Lixin Dai

In typical galaxies, a black hole devours a nearby star every 10,000 years or so in a catastrophic frenzy known as a tidal disruption event, or TDE, that can generate enormously powerful flares as in-falling material is heated to extreme temperatures. Only about two dozen TDEs have been confirmed to date, and they exhibit a wide variety of radiation, from mostly X-rays to mostly visible and ultraviolet light.

Explaining that diversity has been difficult, but astrophysicists at the University of Copenhagen’s Niels Bohr Institute and the University of California Santa Cruz have developed a model that shows the radiation seen in a TDE depends on the orientation of the black hole and the viewing angle.

“Only in the last decade or so have we been able to distinguish TDEs from other galactic phenomena, and the new model will provide us with the basic framework for understanding these rare events,” said Enrico Ramirez-Ruiz of UC Santa Clara and the University of Copenhagen, co-author of a paper describing the model in Lettres de revues astrophysiques.

Said lead author Jane Lixin Dai of the University of Copenhagen: “It is interesting to see how materials get their way into the black hole under such extreme conditions. As the black hole is eating the stellar gas, a vast amount of radiation is emitted. The radiation is what we can observe, and using it we can understand the physics and calculate the black hole properties. This makes it extremely interesting to go hunting for tidal disruption events.”

Galaxies hosting TDEs are oriented at random as viewed from Earth. The new model combines general relativity, magnetic fields, radiation and gas hydrodynamics to show what astronomers can expect when viewing tidal disruption events from different angles. Survey projects are planned that should greatly increase the number of confirmed TDEs.

“We will observe hundreds to thousands of tidal disruption events in a few years,” Dai said. “This will give us a lot of ‘laboratories’ to test our model and use it to understand more about black holes.”


Black Holes Are The Rhythm At The Heart Of Galaxies

The powerful black holes at the center of massive galaxies and galaxy clusters act as hearts to the systems, pumping energy out at regular intervals to regulate the growth of the black holes themselves, as well as star formation, according to new data from NASA&rsquos Chandra X-Ray Observatory.

The gravitational pull of black holes is so strong that not even light can escape from them. Supermassive black holes with masses of more than a billion suns have been detected at the center of large galaxies. The material falling on the black holes causes sporadic or isolated bursts of energy, by which black holes are capable of influencing the fate of their host galaxies. The insight gained by this new research shows that black holes can pump energy in a gentler and rhythmic fashion, rather then violently.

Scientists from the University of Michigan, the Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Germany, the University of Maryland, Baltimore County (UMBC), the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Jacobs University in Germany contributed to the results.

The scientists observed and simulated how the black hole at the center of elliptical galaxy M84 dependably sends bubbles of hot plasma into space, heating up interstellar space.

This heat is believed to slow both the formation of new stars and the growth of the black hole itself, helping the galaxy remain stable. Interstellar gases only coalesce into new stars when the gas is cool enough. The heating is more efficient at the sites where it is most needed, the scientists say.

Alexis Finoguenov, of UMBC and the Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Germany, compares the central black hole to a heart muscle.

&ldquoJust like our hearts periodically pump our circulatory systems to keep us alive, black holes give galaxies a vital warm component. They are a careful creation of nature, allowing a galaxy to maintain a fragile equilibrium,&rdquo Finoguenov said.

This finding helps to explain a decades-long paradox of the existence of large amounts of warm gas around certain galaxies, making them appear bright to the Chandra X-ray telescope.

&ldquoFor decades astronomers were puzzled by the presence of the warm gas around these objects. The gas was expected to cool down and form a lot of stars&rdquo said Mateusz Ruszkowski, an assistant professor in the University of Michigan Department of Astronomy.

&ldquoNow, we see clear and direct evidence that the heating mechanism of black holes is persistent, producing enough heat to significantly suppress star formation. These plasma bubbles are caused by bursts of energy that happen one after another rather than occasionally, and the direct evidence for such periodic behavior is difficult to find.&rdquo

The bubbles form one inside another, for a sort of Russian doll effect that has not been seen before, Ruszkowski said. One of the bubbles of hot plasma appears to be bursting and its contents spilling out, further contributing to the heating of the interstellar gas.

&ldquoDisturbed gas in old galaxies is seen in many images that NASA&rsquos Chandra observatory obtained, but seeing multiple events is a really impressive evidence for persistent black hole activity,&rdquo says Christine Jones, an astrophysicist at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Source de l'histoire :

Matériel fourni par University of Michigan. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.


Galaxy quest

Around 15 seconds after the big bang, one more type of black hole might have emerged. According to current calculations, these black holes would weigh a million times the mass of the sun, big enough to potentially explain the origin of galaxies.

Telescopes have spotted fairly well-developed galaxies at great distances, meaning they formed quite early in cosmic history. It’s puzzling, since galaxies are enormous structures and, at least in computer simulations, they take a long time to build up from the slow and plodding swirls of gas and dust found throughout the cosmos. But this is the best explanation for their formation that astronomers have come up with so far.

Primordial black holes may provide an easier route. Given that nearly all galaxies contain a huge black hole at the center, it seems possible these gravitational goliaths acted as starting points, helping to draw material into the earliest proto-galaxies quite early in cosmic history. As the universe progressed, these smallish galaxies would have become gravitationally attracted to one another, and then crashed and merged into the much larger galaxies seen today.

Carr and his colleagues have begun considering the possibility that primordial black holes may be far more widespread than anyone suspected. In theory, conditions shortly after the big bang might have also produced even smaller, planetary-scale black holes with masses roughly 10 times that of Earth. Surveys have in fact spotted tiny gravitational lenses floating throughout the galaxy, seen passing in front of stars and causing their light to rapidly flicker. Most astrophysicists have attributed these lenses to large, wandering planets that were ejected from their parent star systems. But not everyone agrees.

That includes theoretical physicist Juan García-Bellido of the Autonomous University of Madrid, who claims the lenses are caused by primordial black holes. A coauthor on Carr’s recent paper, García-Bellido remains quite gung-ho about the idea of primordial black holes.

The new Vera C. Rubin observatory, seen under construction in Chile and set to start operations in late 2023, will be used to scan the night sky for evidence of primordial black holes. Credit: Rubin OBS/NSF/AURA

But others aren’t sure that black holes are as prevalent as they would need to be to account for dark matter. “I think it’s probably unlikely,” says cosmologist Anne Green of the University of Nottingham in the UK. One problem with the theory is that having large numbers of multi-solar-mass black holes throughout the cosmos would have all sorts of visible effects that have never been spotted. As such objects consume gas and dust, they should be shooting out large amounts of radio waves and X-rays that could give away their presence, she adds.

In regard to dark matter, the theoretical models of the early universe also require a great deal of tweaking to get them to spit out the right number of black holes to match the amount of dark matter we know is out there. “It turns out to be quite difficult to come up with models that make the right amount of black holes,” Green says.

Even some of the bigger fans of primordial black holes are no longer as optimistic about the prospect that the types of black holes detected by LIGO could account for all dark matter in the universe. If many of those black holes were lurking throughout space, astronomers would have seen more of their effects by now, Kovetz says. He still thinks that they may contribute some and, more generally, that including more sizes of primordial black holes beyond what LIGO has detected could add up to enough to explain dark matter. And yet, “personally, I’ve lost some of my motivation.”

The good news is that new instruments may be able to help physicists get to the bottom of the question very soon. LIGO and Virgo are currently being upgraded and have now been joined by a Japanese gravitational wave detector named KAGRA. An Indian instrument will also turn on in the next few years.

Observations from these facilities may finally tip the scales one way or the other. Should the observatories spot a small black hole with one solar mass or less — something impossible to create from stellar evolution — it would provide exciting and definitive evidence of at least one type of primordial black hole, making them a much more appealing explanation for dark matter and galaxy formation.

In addition to looking for very small black holes, scientists could also seal the deal by finding black holes that formed before stars even existed. This may be beyond the capability of the existing observatories, but the European Space Agency is planning to launch a new, highly sensitive space probe called the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) in the 2030s, which may be up to the task.

García-Bellido and others are planning to use yet another new instrument slated to start operations in 2023, the Vera C. Rubin Observatory in Chile, to hunt for stars that brighten over multiyear timescales, which could be evidence of clusters of black holes drifting amid the heavens. At least a few researchers expect that in three or four years’ time, they might finally have an actual, definitive answer to whether primordial black holes exist or not.

Until then, scientists will be sitting on the edge of their seats, trying to keep an open mind about dark matter. Perhaps the mysterious substance will turn out to be made of many things, including both exotic particles and black holes. “The universe is messy, and it has a lot of stuff in it,” says Bird. “I kind of believe that the universe likes to make things hard for physicists.”

This article originally appeared in Knowable Magazine, an independent journalistic endeavor from Annual Reviews. Sign up for the newsletter.

10.1146/knowable-041621-1

Left: Multiple galaxies crash together in the famous Bullet Cluster, leaving clumps of hot gas (shown as pink) and an even greater amount of dark matter (shown as blue). Some physicists believe that primordial black holes could make up a significant fraction of the universe’s dark matter. Credit: NASA HST / CXC / MAGELLAN


Voir la vidéo: Création De Lunivers De Latome À La Galaxie DOCUMENTAIRE ESPACE HD 2020 (Août 2021).