AMHERST, Massachusetts — Les trous noirs ne sont peut-être pas aussi éternels qu’ils le paraissent. Nouvelle recherche de l’Université du Massachusetts Amherst, publiée dans Lettres d’examen physiquesuggère qu’il y a plus de 90 % de chances qu’un trou noir explose au cours de la prochaine décennie et que nos télescopes actuels pourraient le détecter.
Une telle explosion serait la toute première observation d’un trou noir primordial (PBH), un type théorisé de trou noir qui aurait pu se former moins d’une seconde après le Big Bang, il y a 13,8 milliards d’années. Contrairement aux trous noirs massifs laissés par les étoiles mourantes, les PBH pourraient être beaucoup plus petits et plus légers. À mesure qu’ils perdent de la masse, ils s’échauffent et libèrent de l’énergie sous forme de rayonnement Hawking jusqu’à s’évaporer complètement dans un éclat final spectaculaire.
« Plus un trou noir est léger, plus il devient chaud et plus il émet de particules », a déclaré Andrea Thamm, professeur adjoint de physique à l’UMass Amherst. « À mesure que les trous noirs primordiaux rétrécissent, ce processus s’accélère jusqu’à ce qu’ils explosent. Ce rayonnement est ce que nos télescopes peuvent détecter. »
Un aperçu de tout ce qui existe
Si elle est détectée, une explosion de PBH révélerait tous les types de particules de l’univers, depuis les particules connues comme les électrons et les quarks jusqu’aux particules hypothétiques comme la matière noire – et peut-être même des particules entièrement nouvelles inconnues de la science. Ce « recensement des particules » pourrait aider à répondre à une question profonde : d’où vient tout ?
Alors que les physiciens pensaient autrefois que de telles explosions étaient si rares qu’elles ne se produiraient qu’une fois tous les 100 000 ans, l’équipe de l’UMass Amherst a réexaminé les calculs en utilisant un modèle « dark-QED », qui inclut un hypothétique « électron noir » lourd et permet aux PBH de transporter une petite charge électrique. Leurs calculs ont montré que les PBH chargés pourraient survivre suffisamment longtemps pour exploser aujourd’hui.
« Nous ne disons pas que c’est garanti », a déclaré Michael Baker, co-auteur et professeur adjoint de physique. « Mais d’après notre modèle, il pourrait y avoir 90 % de chances que nous en voyions un dans les dix prochaines années, et nous disposons déjà de la technologie pour le détecter. »
Un événement unique dans l’histoire
Une telle observation marquerait la première détection directe du rayonnement Hawking et le premier PBH confirmé.
« Cela révolutionnerait complètement la physique et nous aiderait à réécrire l’histoire de l’univers », a déclaré Joaquim Iguaz Juan, chercheur postdoctoral et co-auteur.
Avec leur nouvelle prédiction, les chercheurs exhortent la communauté scientifique à se préparer : si nous observons le ciel attentivement, la prochaine décennie pourrait nous apporter un aperçu des premiers éléments constitutifs de la réalité.
