Les premiers trous noirs formés dans les moments chaotiques qui ont suivi le Big Bang n’ont peut-être pas disparu comme on le pensait auparavant. Une étude récente remet en question l’hypothèse de longue date selon laquelle les trous noirs primordiaux – les premiers trous noirs de l’univers – rétrécissent et s’évaporent inévitablement sous l’effet du rayonnement de Hawking. Au lieu de cela, la recherche suggère que certains de ces objets anciens auraient pu grandir en absorbant les radiations de l’univers primitif, survivant potentiellement jusqu’à nos jours en tant que composant de la matière noire.
Le modèle standard par rapport aux nouvelles découvertes
Pendant des décennies, le consensus scientifique a soutenu que les trous noirs primordiaux plus petits perdraient progressivement de leur masse via le rayonnement de Hawking, pour finalement disparaître. Ce sort était considéré comme inévitable en relativité générale. Cependant, la nouvelle enquête – publiée en janvier sur arXiv – introduit un facteur critique : le rayonnement thermique extrême présent dans l’univers primitif. L’article soutient que si « l’efficacité d’effondrement » d’un trou noir primordial dépasse un certain seuil, il ne se contente pas de s’évaporer ; il se nourrit activement des photons environnants, augmentant sa masse à la place.
Il ne s’agit pas simplement d’un ajustement à la théorie existante. L’univers primitif était un environnement incroyablement dense et chaud, rempli de rayonnements de haute énergie. Si les trous noirs primordiaux pouvaient absorber efficacement ce rayonnement, leur taux de survie serait nettement plus élevé que prévu. Cela remet en question notre compréhension de leur cycle de vie et élargit considérablement la gamme possible de masses qui pourraient encore exister aujourd’hui.
Implications pour la matière noire
Les implications sont profondes, en particulier pour la recherche de la matière noire, la substance mystérieuse qui représente environ 85 % de la masse de l’univers. Si les trous noirs primordiaux pouvaient se développer et persister, ils pourraient constituer une part substantielle de la matière noire. La recherche précise que la plage de masse autorisée pour que ces trous noirs agissent comme candidats à la matière noire augmente considérablement en fonction de leur efficacité d’absorption.
- Avec une efficacité d’absorption de 0,3, la plage de masse viable s’étend de 10^16 grammes à 10^21 grammes.
- Avec une efficacité de 0,39, la plage passe de 5×10^14 grammes à 5×10^19 grammes.
Ces plages sont beaucoup plus larges qu’on ne le pensait auparavant, ce qui signifie qu’un plus grand nombre de trous noirs primordiaux de masses diverses pourraient encore exister sans être détectés aujourd’hui.
Repenser l’univers primitif
Ce travail exige une réévaluation fondamentale de notre compréhension du cosmos primitif. Nous pensions savoir comment ces objets avaient évolué, mais il semble que l’univers ait eu un plan différent. La capacité des trous noirs primordiaux à se développer modifie fondamentalement notre histoire cosmique, nous obligeant à reconsidérer les conditions de leur formation et le rôle potentiel qu’ils jouent dans le mystère persistant de la matière noire.
Cette recherche n’est pas seulement une petite modification d’un modèle ; c’est un nouveau chapitre dans notre compréhension des premiers instants de l’univers.
