Trou noir primordial

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Un trou noir primordial est un type de trou noir hypothétique, formé non pas par effondrement gravitationnel mais par la présence de régions extrêmement denses de l'Univers primitif. Dans ses premiers instants, selon la théorie du Big Bang, la pression et la température étaient si élevées que de simples fluctuations de densité de la matière suffisaient pour amorcer un effondrement gravitationnel très rapide[1]. Alors que la plupart des régions de hautes densités furent dispersées dans l'expansion qui suivit, les trous noirs primordiaux restèrent stables, et devraient être encore présents aujourd'hui. Aucun à ce jour (mars 2019) n'a été cependant clairement observé ou détecté.

Détection[modifier | modifier le code]

Une manière de détecter les trous noirs primordiaux d'une masse inférieure à 1 × 1017 g serait d'observer leur évaporation ou, rayonnement d'Hawking. D'après les équations établies par Hawking, les trous noirs s'évaporent à une vitesse inversement proportionnelle à leur masse. Ainsi, des trous noirs de faible masse pourraient être à l'origine de très puissantes radiations, tandis que les trous noirs stellaires ne s'évaporent que très lentement. Comme les trous noirs primordiaux ne résultent pas d'un effondrement gravitationnel, ils pourraient être de n'importe quelle taille : ainsi, un trou noir primordial de 1012 kg (un milliard de tonnes) à l'origine aurait une durée de vie à peu près égale à l'âge de l'Univers. Si un tel trou noir existe, nous devrions pouvoir l'observer encore aujourd'hui, car son rayonnement bref eût été très intense. D'après Hawking, les trous noirs primordiaux n'auraient laissé aucune trace après leur explosion rapide. Cependant, une autre approche théorique considère qu'à la manière des supernova, des résidus existent et que leur masse est au maximum de 105 g [réf. nécessaire].

Or, un des grands défis de l'astrophysique actuelle est d'expliquer où se cache la plus grande partie de la masse de l'Univers, appelée matière noire. Ces résidus, quand bien même seraient-ils peu nombreux comparés aux milliards de milliards d'étoiles, représentent selon certains astronomes de bons candidats. Une étude de 2019 tirant parti de la présence de la sonde Voyager 1 au-delà de l'héliosphère a cependant établi que les trous noirs primordiaux d'une masse inférieure à 1 × 1017 g ne peuvent représenter s'ils existent qu'au plus 0,1 % de la matière noire présente dans la Voie Lactée[2]. Il est vrai que cette éventualité est considérée comme improbable, mais les trous noirs primordiaux ont également été suggérés comme une explication plausible des sursauts gamma. Quel que soit l'avenir de ces théories, ces mini-trous noirs ont aidé les cosmologistes à développer l'étude de la densité dans l'Univers primitif.

Évidemment, l'ensemble de ces théories reste suspendu à l'existence de tels trous noirs primordiaux, ce qui a relancé la course à la détection. Autre piste envisagée : la création artificielle de mini trous noirs, inoffensifs, au collisionneur à hadrons du CERN, à Genève en Suisse appelé le LHC (Large Hadron Collider).

Deux chercheurs, Jakub Scholtz (chargé de recherche à l’Institut de phénoménologie des particules de l’Université de Durham) et James Unwin (professeur adjoint à l’Université de l’Illinois à Chicago), avancent l'hypothèse que l’hypothétique neuvième planète du système solaire pourrait être un trou noir primordial.[3]

Notes et références[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Alexander Dolgov, Massive Primordial Black Holes, Italie, , 21 p. (arXiv 1911.02382, lire en ligne), p. 3
  2. (en) Mathieu Boudaud et Marco Cirelli, « Voyager 1 e± Further Constrain Primordial Black Holes as Dark Matter », Physical Review Letters, vol. 122, no 4,‎ (lire en ligne).
  3. Jakub Scholtz et James Unwin, « What if Planet 9 is a Primordial Black Hole? », arXiv:1909.11090 [astro-ph, physics:hep-ph],‎ (lire en ligne, consulté le 1er octobre 2019)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]