Les trous noirs peuvent cacher des noyaux d’énergie noire pure qui maintiennent l’expansion de l’Univers


Une hypothèse vieille de cinquante ans prédisant l’existence de corps appelés objets génériques d’énergie noire (Generic Objects of Dark Energy – GEODEs) fait l’objet d’un second regard à la lumière d’une correction proposée aux hypothèses que nous utilisons pour modéliser la façon dont notre Univers se développe.

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Si cette nouvelle version d’un modèle cosmologique classique est correcte, certains trous noirs pourraient cacher des noyaux d’énergie noire pure, poussant notre Univers des deux côtés.

L’astrophysicien Kevin Croker et le mathématicien Joel Weiner de l’Université d’Hawaï ont fait équipe pour remettre en question l’idée largement acceptée que lorsqu’il s’agit de la taille croissante de l’Univers, son contenu est largement hors de propos.

“Pendant 80 ans, nous avons généralement supposé que l’Univers, dans ses grandes lignes, n’a pas été affecté par les détails particuliers d’une petite région”, a dit Croker.

“Il est maintenant clair que la relativité générale peut relier les étoiles effondrées – des régions de la taille d’Honolulu – au comportement de l’Univers dans son ensemble, plus de mille milliards de fois plus grandes.”

Non seulement cette interprétation alternative de la physique fondamentale pourrait changer la façon dont nous comprenons l’expansion de l’Univers, mais nous pourrions aussi devoir considérer comment cette croissance pourrait affecter des objets compacts comme les noyaux d’étoiles en chute libre.

Le fait que l’espace n’a cessé d’ajouter de l’immobilier au cours des 13,8 milliards d’années passées est maintenant une caractéristique largement acceptée de notre Univers.

L’ensemble des équations que nous utilisons pour décrire cette expansion a été mis sur papier pour la première fois il y a un peu moins d’un siècle par le physicien russe Alexander Friedmann. Ils ont apporté une solution à la théorie de la relativité générale d’Einstein qui sous-tend maintenant notre modèle de cosmologie dans son ensemble.

Aussi utiles que soient les équations de Friedmann, elles sont basées sur l’hypothèse que toute matière flottant à l’intérieur de cet espace en expansion est plus ou moins faite du même genre de choses, et qu’elle est répartie de façon assez égale.

Cela signifie que nous avons tendance à ignorer les tourbillons d’étoiles et de galaxies – tout comme nous pourrions ne pas inclure les canards dans l’hydrodynamique d’un lac.

Mais Croker et Weiner se demandent ce qui pourrait arriver à l’espace et aux objets qu’il contient si nous apportions des changements raisonnables aux hypothèses qui sous-tendent ces équations.

Les conséquences ne sont pas anodines.

Selon leur modèle ajusté, les contributions moyennes de nos canards métaphoriques pourraient affecter l’eau du lac après tout.

De plus, l’expansion du lac affecterait également la façon dont les canards nagent, ce qui leur ferait perdre ou gagner de l’énergie selon leur espèce.

Théoriquement, cette interprétation signifierait qu’il faudrait tenir compte de la croissance de l’Univers pour décrire certains phénomènes, comme la mort d’une étoile.

En 1966, un physicien russe nommé Erast Gliner s’est demandé comment certaines densités spatiales proches du Big Bang pouvaient ressembler – en termes de relativité – à un vide qui pourrait contrer les effets de la gravité.

Sa solution ressemblerait à un trou noir vu de l’extérieur. Mais à l’intérieur, il y aurait une bulle d’énergie poussant contre l’Univers environnant.

Un demi-siècle plus tard, les astrophysiciens sont à la recherche d’une force de poussée qui pourrait être responsable de l’accélération de l’expansion de l’Univers avec le temps.

Aujourd’hui, nous appelons cette force non décrite énergie noire, mais les poches de néant relativiste de Gliner peuvent-elles être la source de l’expansion accélérée de notre Univers ?

D’après les travaux de Croker et Weiner, si seulement quelques étoiles anciennes s’étaient effondrées dans les GEODEs de Gliner au lieu de l’espace plissé plus typique d’une singularité, leur effet moyen sur l’expansion de l’espace ressemblerait à de l’énergie noire.

La paire va plus loin en appliquant son modèle corrigé à la première observation des ondes gravitationnelles d’une collision dans un trou noir telle que mesurée par LIGO.

Pour faire concorder les mathématiques, on suppose que les étoiles qui ont formé les trous noirs qui se fondent dans un environnement à faible teneur en métaux, ce qui les rend quelque peu rares.

Techniquement, l’énergie d’un GEODE devrait évoluer parallèlement à la croissance de l’Univers, se compactant efficacement comme l’équivalent cosmologique d’un décalage vers le bleu.

Si les trous noirs en fusion étaient des GEODEs, selon les chercheurs, il n’y aurait pas lieu de supposer que les trous noirs sont nés dans un endroit inhabituel de l’espace.

“Ce que nous avons montré, c’est que si les GEODEs existent, ils peuvent facilement donner lieu à des phénomènes observés qui manquent actuellement d’explications convaincantes”, ont déclaré les chercheurs.

“Nous anticipons de nombreuses autres conséquences observationnelles d’un scénario GEODE, y compris de nombreuses façons de l’exclure. Nous avons à peine commencé à gratter la surface.”

Tester de telles hypothèses est une partie vitale de la physique. Nous sommes encore loin d’inclure les GEODEs dans n’importe quel zoo astrophysique officiel d’objets bizarres, mais il est possible que ce soit les cœurs sombres de l’Univers que nous recherchions.

Cette recherche a été publiée dans The Astrophysical Journal.

Lire aussi : Il pourrait y avoir un univers à l’intérieur de chaque trou noir

Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche


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