Combien y a-t-il de trous noirs dans l’Univers ?

Ils sont très mystérieux, on n’en sait encore que peu sur eux : les trous noirs. Si les étoiles sont observables directement à l’oeil et grâce à d’incroyables télescopes, les trous noirs, eux, sont difficilement perceptibles, encore plus à l’oeil nu. Mais combien sont-ils dans le Système solaire ?

Compter les trous noirs ?

S’ils sont particulièrement difficiles à détecter, du fait de leur couleur aussi sombre que l’espace, les trous noirs sont tout de même localisables dans certaines circonstances. Par exemple lorsqu’ils éjectent le gaz qui provient d’une étoile voisine, ou alors lorsqu’ils fusionnent, ce qui provoque l’apparition d’importantes ondes gravitationnelles. La science telle qu’elle est aujourd’hui permet de savoir faire des estimations sur le nombre de trous noirs qui existent. Pour cela, les astronomes utilisent des calculs théoriques. Ils ont récemment estimé le total à plusieurs millions de petits trous noirs dans notre voisinage cosmique.

La formation des trous noirs

Pour commencer, un trou noir est composé d’étoiles. Mais pas de simples étoiles. Un trou noir provient de la mort des étoiles. Ainsi, afin de pouvoir déterminer le nombre de trous noirs, les chercheurs qui ont participé à cette étude ont travaillé en plusieurs étapes.

La première étape était la suivante : modéliser l’évolution des galaxies au cours de milliards et de milliards d’années. En effet, les galaxies sont les foyers des étoiles, et leur évolution a une influence évidente sur la composition des étoiles qui apparaissent. Par exemple, certaines galaxies vont former des étoiles toujours à la même fréquence, pendant que d’autres vont plutôt en former un nombre important d’un coup, et ne plus rien produire après.

Retracer l’évolution des étoiles

Ainsi, avec la première étape, les astronomes détenaient alors un modèle de la population stellaire dans les galaxies. Cela permettait d’indiquer combien il y avait de petites, moyennes ou encore grandes étoiles dans l’Univers. Ensuite, l’étape suivante consistait à retracer l’évolution et la mort des étoiles. Et c’est grâce à des simulations qui lient les propriétés d’une étoile à sa durée de vie qu’ils ont pu réussir. Car, en effet, comme il n’existe qu’une fraction des plus grandes étoiles qui produisent des trous noirs, les simulations ont permis aux chercheurs de déterminer le pourcentage des étoiles qui s’éteignent dans une galaxie par an.

Par la suite, les astronomes se sont intéressés à l’évolution des système binaires, des systèmes qui comprennent deux objets, comme deux étoiles par exemple. En effet, les trous noirs peuvent se nourrir d’étoiles soeurs de ce genre de système, en se gorgeant de leur gaz. Par conséquent, un trou noir formé comme cela sera bien plus gros qu’un trou noir apparu en solo.

Les trous noirs aussi peuvent vieillir, mais ils continuent de se nourrir de tout gaz qui se trouverait à proximité. Parfois, également, certains trous noirs fusionnent. Les chercheurs ont donc dû estimer aussi le taux de fusion des trous noirs dans chacune des galaxies.

Recenser les trous noirs…

Ainsi donc, avec tous ces paramètres analysés, les astronomes ont pu suivre l’évolution des trous noirs au cours de milliards d’années. Toutes les données recueillies leur ont permis de connaitre le nombre de trous noirs qui existent et leur taille, à l’instant T. Ainsi, les trous noirs les plus grands, les trous noirs supermassifs comme on les appelle, sont bien plus rares que les petits. Il n’y en a généralement qu’un seul par galaxie. Il existe dans notre Univers environ 50 millions de masses solaires de trous noirs dans chaque mégaparsec dans l’espace (ce qui revient à environ 3,27 millions d’années-lumière).

La quantité totale de la masse contenue par les trous noirs serait d’environ 10 % de la masse contenue dans les étoiles. Au total, les trous noirs représentent environ 1 % de la matière qu’il y a dans le cosmos actuellement. Malgré tout, ne pas prendre ce chiffre à la légère, les trous noirs sont très courants.