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Les trous noirs pourraient être des étoiles sombres avec des «  coeurs de Planck  »

Les trous noirs, ces monstres gravitationnels ainsi nommés parce qu’aucune lumière ne peut échapper à leurs griffes, sont de loin les objets les plus mystérieux de l’univers.

Mais une nouvelle théorie propose que les trous noirs ne soient pas du tout noirs. Selon une nouvelle étude, ces trous noirs pourraient plutôt être des étoiles sombres abritant une physique exotique en leur sein. Cette nouvelle physique mystérieuse peut amener ces étoiles sombres à émettre un type étrange de rayonnement; ce rayonnement pourrait à son tour expliquer toute la mystérieuse matière noire de l’univers, qui tire sur tout mais n’émet aucune lumière.

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Étoiles sombres

Grâce à la théorie d’Einstein sur relativité générale, qui décrit comment la matière déforme l’espace-temps, nous savons que certaines étoiles massives peuvent s’effondrer à un point tel qu’elles ne cessent de s’effondrer, se rétrécissant en un point infiniment petit – une singularité.

Une fois la singularité formée, elle s’entoure d’un horizon événementiel. C’est la rue à sens unique ultime de l’univers. À l’horizon des événements, l’attraction gravitationnelle du trou noir est si forte que pour partir, vous devez voyager plus vite que la lumière. Puisque voyager plus vite que la vitesse de la lumière est absolument interdit, tout ce qui franchit le seuil est condamné à jamais.

Par conséquent, un trou noir.

Ces déclarations simples mais surprenantes ont retenu jusqu’à des décennies d’observations. Les astronomes ont vu l’atmosphère d’une étoile se faire aspirer dans un trou noir. Ils ont vu des étoiles graviter des trous noirs. Les physiciens sur Terre ont entendu les ondes gravitationnelles émises lors de la collision des trous noirs. Nous avons même pris une photo de «l’ombre» d’un trou noir – le trou qu’il creuse dans la lueur du gaz environnant.

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Et pourtant, les mystères restent au cœur même de la science des trous noirs. La propriété même qui définit un trou noir – la singularité – semble être physiquement impossible, car la matière ne peut pas réellement s’effondrer jusqu’à un point infiniment petit.

Moteurs Planck

Cela signifie que la compréhension actuelle des trous noirs devra éventuellement être mise à jour ou remplacée par quelque chose d’autre qui peut expliquer ce qui est au centre d’un trou noir.

Mais cela n’empêche pas les physiciens d’essayer.

Une théorie des singularités des trous noirs remplace ces points infiniment minuscules de matière infiniment compressée par quelque chose de beaucoup plus agréable au goût: un point incroyablement minuscule de matière incroyablement compressée. matière. C’est ce qu’on appelle un noyau de Planck, car l’idée théorise que la matière à l’intérieur d’un trou noir est comprimée jusqu’à la plus petite échelle possible, la longueur de Planck, qui est de 1,6 * 10 ^ moins 35 mètres.

C’est… petit.

Avec un noyau de Planck, ce qui ne serait pas une singularité, un trou noir n’hébergerait plus un horizon d’événement – il n’y aurait aucun endroit où l’attraction gravitationnelle excéderait la vitesse de la lumière. Mais pour les observateurs extérieurs, l’attraction gravitationnelle serait si forte qu’elle ressemblerait et agirait comme un horizon d’événements. Seules des observations extrêmement sensibles, pour lesquelles nous n’avons pas encore la technologie, pourraient faire la différence.

Matière noire

Les problèmes radicaux nécessitent des solutions radicales, et donc remplacer «singularité» par «noyau de Planck» n’est pas si exagéré, même si la théorie est à peine plus qu’une faible esquisse d’un contour, sans la physique ou mathématiques pour décrire avec confiance ce genre d’environnement. En d’autres termes, les noyaux de Planck sont l’équivalent physique des idées cracheuses.

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C’est une chose utile à faire, car les singularités nécessitent une réflexion sérieuse et originale. Et il pourrait y avoir des effets secondaires supplémentaires. Comme, par exemple, expliquer le mystère de la matière noire.

La matière noire représente 85% de la masse de l’univers, et pourtant elle n’interagit jamais avec la lumière. Nous ne pouvons déterminer son existence que par ses effets gravitationnels sur la matière normale et lumineuse. Par exemple, nous pouvons observer les étoiles en orbite autour des centres des galaxies et utiliser leurs vitesses orbitales pour calculer la masse totale de ces galaxies.

Dans un nouvel article, soumis le 15 février à la base de données de pré-impression arXiv, le physicien Igor Nikitin de l’Institut Fraunhofer pour les algorithmes scientifiques et l’informatique en Allemagne prend l’idée de «singularité radicale» et la pousse d’un cran. Selon l’article, les noyaux de Planck peuvent émettre des particules (car il n’y a pas d’horizon des événements, ces trous noirs ne sont pas complètement noirs). Ces particules peuvent être familières ou nouvelles.

Peut-être que ce serait une forme de particule qui pourrait expliquer la matière noire. Si les trous noirs sont vraiment des étoiles de Planck, a écrit Nikitin, et qu’ils émettent constamment un flux de matière noire, ils pourraient expliquer les mouvements des étoiles dans les galaxies.

son idée ne résistera probablement pas à un examen plus approfondi (il y a beaucoup plus de preuves de l’existence de la matière noire que simplement son effet sur le mouvement des étoiles). Mais c’est un excellent exemple de la façon dont nous devons trouver autant d’idées que possible pour expliquer les trous noirs, car nous ne savons jamais quels liens il peut y avoir avec d’autres mystères non résolus dans l’univers.

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Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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