Les scientifiques ont peut-être détecté les premières preuves de trous noirs primordiaux – des reliques des premiers instants de l’univers – grâce à l’observation des ondes gravitationnelles. Les collaborations LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) et Virgo ont enregistré le 12 novembre un signal qui ne correspond pas aux événements astrophysiques connus, indiquant potentiellement la fusion d’objets trop petits pour être des restes stellaires.
Le Signal Insolite : S251112cm
Depuis 2012, LIGO et Virgo ont confirmé les ondes gravitationnelles provenant de collisions de trous noirs et d’étoiles à neutrons. Cependant, l’événement désigné S251112cm s’est démarqué : l’un des objets en fusion avait une masse trop faible pour être expliquée par un effondrement stellaire standard. Comme l’a déclaré Djuna Croon, physicien à l’Université de Durham : « Si cela s’avère réel, alors c’est énorme. » Cela représenterait la première observation directe d’un trou noir formé non pas à partir d’une étoile mourante, mais à partir des conditions extrêmes de l’univers primitif.
Trous noirs primordiaux : une existence théorisée depuis longtemps
Le concept de trous noirs primordiaux (PBH) remonte à plusieurs décennies. Contrairement aux trous noirs stellaires, qui se forment à partir de l’effondrement d’étoiles, les PBH seraient issus de fluctuations de densité dans le plasma ultra-chaud du Big Bang. Leur gamme de masses potentielles est vaste – depuis des fractions d’atome jusqu’à 100 000 fois la masse du Soleil.
Pourquoi est-ce important ? Les PBH pourraient expliquer certains des plus grands mystères de l’univers. S’ils existent, ils pourraient constituer une partie importante de la matière noire, la substance invisible qui constitue 85 % de la masse de l’univers. Leur existence ne nécessiterait pas de nouvelle physique au-delà de notre compréhension actuelle, contrairement à de nombreux autres candidats à la matière noire.
Fausses alarmes et incertitudes
Cependant, le signal peut être une fausse alarme. LIGO-Virgo détecte les signaux parasites à raison d’environ un tous les quatre ans. Ceci est particulièrement problématique pour les événements rares comme S251112cm. L’alerte a seulement réduit l’emplacement de la source à une zone 6 000 fois la largeur de la Lune, ce qui rend difficile les observations électromagnétiques de suivi.
Rayonnement et évaporation de Hawking
Même si elle est réelle, la PBH détectée pourrait ne pas durer longtemps. Stephen Hawking a émis l’hypothèse que les trous noirs émettent des radiations, ce qui les fait s’évaporer avec le temps. Les PBH plus légers auraient disparu peu de temps après le Big Bang, tandis que les plus lourds pourraient encore se dégrader lentement aujourd’hui.
La recherche continue
Pour l’instant, les chercheurs ne peuvent qu’analyser le signal des ondes gravitationnelles lui-même pour affiner leur compréhension. D’autres détections similaires sont nécessaires pour confirmer avec certitude l’existence des PBH, mais les scientifiques reconnaissent que de tels événements peuvent être extrêmement rares.
“Il semble peu probable que nous sachions avec certitude si cette alerte était réelle ou non”, a conclu Croon.
Qu’il s’agisse d’une véritable découverte ou d’un hasard statistique, le signal S251112cm met en évidence le potentiel de l’astronomie des ondes gravitationnelles pour sonder les premières époques de l’univers et découvrir les constituants cachés de la matière noire.
