💥 Une explosion de trou noir pourrait être observée dans les prochaines années !

Les trous noirs stellaires naissent de l'effondrement d'étoiles massives en fin de vie, pesant de 3 à 50 fois la masse du Soleil. Lorsqu'une étoile épuise son carburant, elle explose en supernova, laissant derrière elle une région si dense que rien ne peut s'en échapper, pas même la lumière.

Les trous noirs primordiaux, quant à eux, sont des objets théoriques qui auraient pu se former moins d'une seconde après le Big Bang, à partir de régions extrêmement denses de l'Univers primitif. Contrairement aux trous noirs stellaires, ils pourraient être beaucoup plus légers et sont des reliques anciennes d'une époque où l'Univers était principalement composé d'hydrogène et d'hélium.


Alors que les trous noirs sont généralement connus pour absorber tout ce qui les entoure, les physiciens ont longtemps théorisé qu'ils finissent par exploser à la fin de leur vie via un processus appelé rayonnement de Hawking. Auparavant, on pensait que de telles explosions se produisaient seulement une fois tous les 100 000 ans. Cependant, de nouvelles recherches, publiées dans la revue Physical Review Letters, indiquent que nous pourrions assister à ce phénomène extraordinaire bien plus tôt que prévu.

Selon Aidan Symons, un étudiant diplômé de l'Université du Massachusetts, il y aurait jusqu'à 90 % de chances d'observer l'explosion d'un trou noir dans les dix prochaines années, car les télescopes actuels, spatiaux et terrestres, sont déjà capables de détecter un tel événement. Les trous noirs les plus susceptibles d'exploser ne sont pas les restes stellaires massifs que nous imaginons habituellement, mais plutôt les trous noirs primordiaux.

Comme l'a démontré le physicien Stephen Hawking en 1970, plus un trou noir est léger, plus il devient chaud et émet des particules via le rayonnement de Hawking. Les trous noirs primordiaux, en s'évaporant, deviennent de plus en plus légers et chauds, émettant encore plus de rayonnement dans un processus incontrôlé jusqu'à l'explosion. La percée de l'équipe de recherche est venue en remettant en question les hypothèses de longue date sur les propriétés électriques des trous noirs.

Alors que les trous noirs standards n'ont pas de charge électrique, l'équipe a exploré ce qui pourrait se passer si les trous noirs primordiaux se formaient avec une petite charge électrique impliquant des particules hypothétiques lourdes appelées "électrons noirs". Un "électron noir" serait une version beaucoup plus lourde de l'électron traditionnel, mais interagissant via des "forces électromagnétiques noires" au lieu de l'électromagnétisme ordinaire.


Dans des modèles théoriques appelés QED sombre, ces particules porteraient une charge électrique noire et interagiraient via des photons noirs, ce qui pourrait affecter le comportement de la matière autour des trous noirs. L'équipe postule que si un trou noir primordial se forme avec une petite charge électrique noire, il devrait être temporairement stabilisé avant finalement d'exploser.

Cet effet de stabilisation pourrait augmenter considérablement la probabilité d'observer de telles explosions, passant d'une fois tous les 100 000 ans à potentiellement une fois par décennie. Une explosion de trou noir ne serait pas seulement un spectacle spectaculaire ; elle fournirait aux scientifiques un catalogue de toutes les particules subatomiques existantes.

Cela inclurait non seulement les particules déjà découvertes, comme les électrons, les quarks et le boson de Higgs, mais aussi des particules non encore détectées, peut-être même la matière noire. L'équipe insiste sur le fait que, bien qu'elle ne garantisse pas qu'une explosion se produira cette décennie, la haute probabilité signifie que nous devrions nous préparer.

Heureusement, notre technologie de télescope actuelle est déjà capable de détecter les signes révélateurs du rayonnement de Hawking provenant d'un trou noir primordial en explosion.

Rayonnement de Hawking

Le rayonnement de Hawking est un phénomène théorique proposé par Stephen Hawking en 1974, qui prédit que les trous noirs ne sont pas complètement noirs mais émettent un faible rayonnement en raison des effets quantiques près de leur horizon des événements. Ce processus conduit à une perte d'énergie et de masse du trou noir, provoquant son évaporation progressive sur des échelles de temps extrêmement longues.

Pour les trous noirs de masse stellaire, ce rayonnement est négligeable, mais pour les trous noirs plus légers, comme les trous noirs primordiaux, il devient significatif et peut accélérer leur évaporation. Le rayonnement émis est composé de particules et d'antiparticules qui se forment spontanément près de l'horizon, l'une tombant dans le trou noir et l'autre s'échappant.

Ce mécanisme permet de comprendre le destin ultime des trous noirs et pourrait avoir des implications pour la thermodynamique des trous noirs et la théorie de l'information. Bien que non encore observé directement, sa détection serait une validation majeure de la physique quantique et de la relativité générale.

Trous noirs primordiaux

Les trous noirs primordiaux sont des objets hypothétiques qui auraient pu se former dans les premiers instants de l'Univers, peu après le Big Bang, il y a environ 13,8 milliards d'années. Contrairement aux trous noirs stellaires, ils ne proviennent pas de l'effondrement d'étoiles mais de fluctuations de densité dans l'Univers primordial, lorsque la matière était extrêmement chaude et dense.

Leur masse pourrait varier considérablement, allant de fractions de gramme à des milliers de masses solaires, ce qui en fait des candidats potentiels pour expliquer la matière noire ou d'autres phénomènes cosmologiques. Leur formation est liée à des processus tels que l'inflation cosmique ou les transitions de phase dans l'Univers jeune.

Si ils existent, les trous noirs primordiaux pourraient être détectés par leurs effets gravitationnels, leur évaporation via le rayonnement de Hawking, ou leurs interactions avec d'autres objets.