Combien de trous noirs y a-t-il dans l’univers ? C’est l’une des questions les plus pressantes de l’astrophysique et de la cosmologie modernes, et les scientifiques ont enfin la réponse ! Dans le dernier numéro de l’Astrophysical Journal, des scientifiques de l’Institut international d’études avancées (SISSA) en Italie et d’autres institutions déclarent avoir, pour la première fois, compté le nombre de trous noirs d’échelle stellaire, calculé leur répartition dans l’Univers et, à partir de là, calculé le nombre de trous noirs dans l’Univers actuellement observable, soit environ 400 milliards de milliards.
Dans cette dernière étude, les scientifiques ont mis au point une méthode de calcul unique qui intègre l’algorithme de pointe de l’évolution stellaire et binaire SEVN, développé par le Dr Mario Spera, chercheur au SISSA, ainsi que des formules empiriques pour les propriétés physiques associées aux galaxies (en particulier, des propriétés telles que le taux de formation d’étoiles, le nombre de trous noirs à l’échelle stellaire et la teneur en métal du milieu interstellaire) pour parvenir à ces conclusions. Les trous noirs stellaires, dont la masse varie de quelques centaines à plusieurs centaines de masses solaires, apparaissent à la fin de la vie des étoiles massives. La nouvelle étude suggère qu’environ 1 % de la matière ordinaire de l’univers est « enfermée » dans les trous noirs stellaires. Les chercheurs expliquent : « Des propriétés telles que le taux de formation d’étoiles sont des éléments importants pour définir le nombre et la masse des trous noirs d’échelle stellaire. Grâce à la nouvelle méthode de calcul, nous avons déduit le nombre de trous noirs d’échelle stellaire et leur distribution de masse tout au long de l’histoire de l’Univers, et à partir de là, le nombre de trous noirs dans l’ensemble de
l’Univers observable. » Le Dr Alix Cecilia, premier auteur de l’étude, a déclaré : « L’innovation de cette dernière étude réside dans la combinaison de modèles détaillés de l’évolution des étoiles stellaires et binaires avec des propriétés telles que la formation d’étoiles et la teneur en métaux dans les galaxies individuelles. C’est la première fois que des scientifiques calculent le nombre de trous noirs à l’échelle stellaire et cela a conduit aux conclusions les plus solides à ce jour. » Outre l’estimation du nombre de trous noirs dans l’univers observable, l’équipe de recherche a également collaboré avec des scientifiques de l’université de Padoue pour explorer les différents canaux de formation des trous noirs de différentes masses, notamment les étoiles isolées, les systèmes d’étoiles binaires et les amas stellaires. Les dernières recherches montrent que les trous noirs stellaires les plus massifs proviennent principalement d’événements dynamiques dans les amas stellaires. Selon les chercheurs, « cette étude couvre des aspects de l’astrophysique stellaire, de la formation et de l’évolution des galaxies, des ondes gravitationnelles et de l’astrophysique multi-messagers, et fournit une base solide pour des études ultérieures sur les trous noirs à l’échelle stellaire et leurs origines. »
