La pâte monte plus vite si elle contient déjà de la levure. De la même manière, les galaxies ont peut-être pu se former plus rapidement si des trous noirs s'y trouvaient déjà. Des astrophysiciens ont étudié le cas où l'Univers aurait contenu, dès le début, des trous noirs primordiaux — des objets qui auraient pu apparaître dans les tout premiers instants après le Big Bang. De tels trous noirs, s'ils sont assez massifs, pourraient faire partie de la matière noire — cette substance invisible qui maintient les galaxies ensemble.
Normalement, une galaxie se développe lentement : le gaz se condense progressivement sous son propre poids, et cela prend des centaines de millions d'années. Mais si au centre de la future galaxie se trouve déjà un trou noir d'une masse de cent millions de soleils, il agit comme un poids tout prêt qui attire immédiatement le gaz. Les calculs montrent qu'une galaxie peut se former autour d'un tel « germe » en seulement cent millions d'années — plusieurs fois plus vite qu'en son absence.
Fait intéressant : les galaxies faibles, à peine visibles, pourraient être les vestiges de ce processus. Si le trou noir « graine » était plus petit, il n'a pas pu retenir beaucoup de gaz, et seule une galaxie faible et diffuse s'est développée autour de lui. Aujourd'hui, on appelle ces galaxies diffuses ou à faible brillance de surface — elles sont difficiles à observer, mais elles pourraient conserver la mémoire des premiers trous noirs.
Ainsi, les trous noirs ne font peut-être pas que détruire, ils créent aussi : ils auraient pu accélérer l'apparition des premières galaxies, comme la levure accélère la montée de la pâte. Et si nous trouvons beaucoup de galaxies faibles, cela pourrait être un indice : les trous noirs primordiaux existent vraiment.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.04784
If massive primordial black holes (PBHs) exist and constitute a fraction of the dark matter, they can dramatically catalyze galaxy formation. By acting as pre-existing, high-density seeds, they can shorten the galaxy assembly time to as little as 100 Myr for up to 10^8 solar mass PBH seeds, allowing for the rapid formation of host halos. Furthermore, low surface brightness or diffuse galaxies may represent a natural outcome of this process, perhaps as the residue of halos seeded by smaller PBHs that failed to accrete a major baryonic component.
Cent millions d'années, c'est moins d'un pour cent de l'âge actuel de l'Univers. À l'échelle cosmique, une galaxie autour d'un trou noir massif se forme plus vite qu'un clin d'œil humain.