La matière noire pourrait-elle être constituée de mini trous noirs formés au début de l’Univers ? Une étude suggère que cela pourrait être le cas. Des chercheurs proposent même une piste pour les trouver.
Des mini-trous noirs formés peu après le Big Bang
Les trous noirs primordiaux (PBH) sont des objets cosmiques théoriques qui auraient pu se former très tôt dans l’histoire de l’Univers, peu de temps après le Big Bang. Contrairement aux trous noirs stellaires qui se forment à partir de l’effondrement gravitationnel des étoiles massives en fin de vie, les PBH sont soupçonnés d’avoir émergé de fluctuations quantiques à partir de régions de densité élevée de l’Univers primordial.
Notez que la nature exacte de ces trous noirs primordiaux reste un sujet de débat et de recherche active dans le domaine de l’astrophysique. Leur existence n’a pas encore été confirmée de manière définitive, mais ils restent une hypothèse intrigante pour expliquer certains phénomènes cosmiques, notamment le mystère de la matière noire.
Combler le déficit
Les scientifiques spéculent depuis longtemps sur le fait que les PBH pourraient contribuer à combler le déficit de matière noire observé dans l’Univers. Dans le détail, ce déficit fait référence à une disparité entre la quantité de matière noire prévue par les modèles cosmologiques et celle qui est effectivement observée dans les observations astronomiques. Pour rappel, la matière noire est une composante invisible de l’Univers qui ne peut pas être détectée directement par la lumière ou d’autres formes d’ondes électromagnétiques, mais dont la présence est déduite à partir de ses effets gravitationnels sur la matière visible.
Les modèles cosmologiques standard prédisent ainsi que la majorité de la masse totale de l’Univers devrait être constituée de matière noire, jusqu’à environ 85 %. Cependant, les observations réalisées à travers diverses méthodes, telles que l’étude des mouvements des galaxies et des amas galactiques, suggèrent que la quantité de matière noire détectée jusqu’à présent est inférieure à celle prédite par les modèles.
Face à cette disparité, les scientifiques ont proposé diverses hypothèses. L’une de ces hypothèses fascinantes est que les trous noirs primordiaux (PBH) pourraient constituer une partie significative, voire la totalité de la matière noire manquante. En d’autres termes, ces objets désormais éparpillés dans l’Univers pourraient agir comme des « ombres gravitationnelles » capables de courber la trajectoire de la lumière et d’affecter les mouvements des galaxies et des autres structures cosmiques, tout en restant invisibles aux observations directes.
Des étoiles cannibalisées de l’intérieur
Des chercheurs se sont récemment penchés sur la possibilité que les PBH puissent être capturés par l’attraction gravitationnelle des nuages de gaz géants où se forment les étoiles. Certains de ces objets pourraient en effet avoir des orbites qui les amènent directement à travers ces nuages de gaz en formation. À chaque passage à travers le nuage, un PBH pourrait perdre alors un peu de vitesse en raison du frottement. Finalement, après de nombreux passages, il pourrait se retrouver capturé à l’intérieur de l’étoile en formation.
Une fois capturés à l’intérieur de l’étoile, ces trous noirs primordiaux commenceraient ensuite à interagir avec la matière stellaire environnante en consommant l’étoile de l’intérieur, se nourrissant notamment de l’hydrogène qui alimente la fusion nucléaire dans le noyau. S’il existe, ce processus de « cannibalisme cosmique » pourrait alors avoir un impact significatif sur la vie de l’étoile. D’après les chercheurs, les étoiles plus anciennes, qui représentent environ 80 % de la masse de notre propre Soleil, pourraient également être les principales victimes de cette interaction. La probabilité de destruction de ces étoiles serait donc plus élevée, ce qui entraînerait un déficit de ces objets dans les galaxies où les PBH sont présents.
Les scientifiques espèrent détecter ces effets dans les galaxies naines ultra-faibles où la densité de matière noire est suffisamment élevée pour capturer les PBH en mouvement. Les télescopes spatiaux comme le Hubble et le James Webb pourraient jouer un rôle crucial dans cette quête. En étudiant les galaxies naines ultra-faibles et en détectant potentiellement les effets des trous noirs primordiaux (PBH) capturés par ces galaxies, les chercheurs pourraient alors apporter des preuves supplémentaires à l’appui de leur théorie selon laquelle les PBH pourraient constituer une partie importante, voire la totalité de la matière noire dans l’Univers.
