LES TROUS NOIRS


 

 

V Hypothèses en suspens


LES TROUS NOIRS PRIMORDIAUX

 

Quand et comment se seraient crées les trous noirs primordiaux ?

*   Les trous noirs primordiaux, aussi appelés trous noirs quantiques, sont des trous noirs minuscules.

*   Leur existence, toujours hypothétique, remonterait au début de la création de notre Univers -il y a de cela 13,7 milliards d’années, bien avant l’émission de la première lumière de l’Univers (que l’on détecte aujourd’hui sous la forme d’un rayonnement fossile, dont la température fluctue autour de 3 K).

*   C’est durant la phase d’inflation aux alentours de 10^¾35 secondes après le Big-Bang ( phase où l’univers a augmenté son volume à une vitesse supérieure à celle de la lumière ) que se seraient formés les trous noirs primordiaux. En effet, L’espace était alors rempli de milliards de particules. À certains endroits, la densité y était légèrement plus élevée. Ces nombreuses particules formant de petits grumeaux constituaient des germes de futures galaxies et certains d’entre eux auraient pu former spontanément des mini-trous noirs.  

C’est Stephen Hawking en 1974 et son collègue de Cambridge John Carr, désireux de comprendre le comportement quantique des trous noirs, qui ont lancé l’idée de la possible existence ainsi que l’appellation de ces "mini-trous noirs primordiaux".
          Depuis quelques années, l’intérêt que présentent ces astres hypothétiques n’a cessé de croître. Ils seraient même de parfaits candidats pour la matière noire (c’est-à-dire pour expliquer la masse manquante de l’Univers) et leur sort pourrait être intimement lié à celui des rayons cosmiques de très haute énergie.
          De plus, ceux-ci possèderaient des caractéristiques totalement différentes de celles attribuées aux trous noirs conformes à l’enseignement d’Albert Einstein : *   La masse que contiendrait un trou noir primordial peut être aussi faible que celle d’un grain de poussière.


*    Contrairement aux autres trous noirs, les trous noirs primordiaux perdent leur masse de plus en plus rapidement et finissent même par disparaître. Ce phénomène a été baptisé évaporation quantique en 1975 par Stephen Hawking (voir partie évaporation des trous noirs). Cette évaporation quantique est d’autant plus intense que la masse du trou noir est petite. Négligeable pour les trous noirs de masse stellaire, elle devient significative pour les astres de petite masse, comme les trous noirs primordiaux.     Ainsi, si l’hypothèse de la création de trous noirs primordiaux suite au Big-Bang se révèle être vraie durant la phase d’inflation, des mini-trous noirs déjà formés se seraient éloignés les uns des autres. Faute de matière suffisante au sein de leur rayon d’action, ils n’auraient pas pu grossir et auraient subi les effets de l’évaporation quantique, qui aboutit à une véritable explosion selon la théorie de Hawking. Parmi les particules émises suite à l’explosion, certaines pourraient afficher des énergies pouvant atteindre 10^28 électrons-volts. L’émission de ces particules à forte énergie pourrait expliquer un phénomène rare qui se passe une fois tous les siècle.

En effet, des physiciens ont constaté qu’une fois par siècle une particule cent milliards de fois plus énergétique que les autres (10^28 électrons-volts au lieu de 109) percute chaque kilomètre carré de la Terre de plein fouet. Cette particule pourrait provenir de trous noirs primordiaux qui explosent après avoir rendu leur dernier souffle. Une autre énigme pèse toujours : selon Hawking, suite à l’évaporation quantique des trous noirs primordiaux il ne resterait plus aucune trace de la masse de ceux-ci disparus après l’explosion. Or, de nombreux physiciens pensent que ces objets primordiaux laissent des cadavres derrières eux. Des résidus qui ne subissent plus aucune variation de masse. Les “théories unifiées” de la nouvelle physique permettent de calculer la masse minimale au-delà de laquelle l’évaporation ne peut pas continuer : Les trous noirs plus légers que 10–5 g cessent de s’évaporer. Ainsi, si ces astres primordiaux ont été formés par milliards, l’espace doit être jonché de leurs dépouilles de 10–5 g chacune. Une masse très faible, mais quand même des milliards de milliards de fois plus importante que celle d’une particule élémentaire. Si l’univers primordial a pu créer des trous noirs en grande quantité, alors leurs vestiges représenteraient une masse non négligeable. Cette hypothèse permettrait peut-être d’élucider l’un des mystère les plus tenaces qu’est celui de la masse cachée, masse qui est théoriquement indispensable pour expliquer la cohésion des galaxies et la bonne tenue de l’univers entre autres, mais qui jusqu’à présent est restée indétectable.

 

I Approche des trous noirs selon la théorie de la gravitation universelle de Newton

1) Vitesse de libération

2) Rayon de Schwarzschild

3) Forces de marées

II Comment se forment les trous noirs

1) Cycle de vie d'une étoile

2) Mort d'une étoile

3) Les différentes voies menant aux trous noirs

III Caractéristiques des trous noirs

1) Ralentissement du temps à proximité d'un trou noir

2) Effet Doppler : normal et relativiste

3) Structure d'un trou noir

IV Preuves de l'existence des trous noirs

1) Troisième Loi de Kepler

2) Emission de rayons X et rayons gamma

3) Les ondes gravitationnelles

V Hypothèses en suspens

1) Evaporation des trous noirs

2) Trous blancs et trous de ver

3) Trous noirs primordiaux

VI Relativité Générale

1) La Relativité Restreinte

2) Trous noirs et Relativité

VII Conclusion

1) Conclusion

2) Bibliographie

3) Me contacter

4) Remerciements

VIII Index

1) Index