gov-civil-vilareal.ptLa matière noire est-elle faite de minuscules trous noirs d'un autre univers ? Eh bien…
>Ouais, tu vas vouloir t'asseoir pour celui-ci. C'est un peu beaucoup :
C'est possible que la matière noire est constituée de minuscules trous noirs créés au tout début des temps par nucléation à partir de bulles de faux vide qui ont créé des bébés univers contenant des masses sub-lunaires de matière pendant une période infiniment brève d'hyperinflation cosmique.
Le cas échéant, une équipe de scientifiques pense , cela pourrait résoudre plusieurs énigmes lancinantes sur l'Univers, y compris la matière noire, les sources d'ondes gravitationnelles et une observation étrange de la galaxie d'Andromède.
Voir? C'est beaucoup. Pour être clair, je suis assez sceptique, c'est le moins qu'on puisse dire, mais c'est une idée amusante basée sur une série d'idées amusantes, alors abordons-les une pièce à la fois.
Oeuvre représentant un trou noir avec un disque d'accrétion et des champs magnétiques tourbillonnant au-dessus. Crédit: NASA/JPL-Caltech
Le type de matière que nous voyons dans l'Univers - composé d'électrons, de neutrons, de protons et d'autres particules - est en fait dans la minorité des trucs là-bas . La majorité de la matière est constituée de quelque chose que nous ne pouvons pas voir ; il n'émet littéralement aucune lumière, alors nous l'appelons matière noire . Nous savons qu'il existe, par exemple, à cause de la façon dont les galaxies tournent et se déplacent en amas. Il y a aussi un peu plus de preuves de son existence.
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Au fil des décennies, les astronomes ont éliminé à peu près tout ce que nous savons qui pourrait être de la matière noire. Planètes voyous, étoiles mortes, physique étrange, etc. Il ne reste pas grand-chose sur la liste des « peut-être », mais elle comprend des particules subatomiques exotiques comme les axions et de petits trous noirs.
Oui, des trous noirs. Nous avons tendance à penser que ces bêtes ont au moins trois fois la masse du Soleil (qui se forme lorsque des étoiles massives explosent) jusqu'à celles supermassives au centre des galaxies qui dépassent notre étoile locale d'un facteur de milliards. Nous savons que la matière noire ne peut pas être ce genre de trous noirs car leur gravité affecte la lumière qui passe près d'eux, infléchissant son chemin. Pour tenir compte de la quantité de matière noire que nous pensons exister, il faudrait qu'il y ait autant de trous noirs que nous aurions déjà remarqués.
Normal des trous noirs, c'est-à-dire (comme n'importe lequel d'entre eux est « normal »). Il s'avère qu'il existe peut-être un autre type. Ils sont théoriques et ont beaucoup moins de masse. En fait, certains pourraient avoir une masse aussi faible que la Lune. Un trou noir de cette masse serait minuscule, seulement environ 0,2 millimètre de large ! C'est à peu près l'épaisseur d'un cheveu humain.
Aucun n'a jamais été vu, mais ils sont théorisés pour avoir été créés au tout début de l'Univers. Ils ont pu se former de plusieurs manières, y compris les immenses pressions générées lorsque l'Univers n'avait encore qu'une fraction de seconde et que toute la matière et l'énergie de l'ensemble du cosmos se trouvaient à l'intérieur d'un volume plus petit qu'un grain de sable. Parce qu'ils se seraient formés alors, ils s'appellent trous noirs primordiaux .
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Des œuvres d'art fantaisistes d'univers de bébés apparaissant et grandissant dans les premiers instants de l'existence de notre propre univers. Crédit: Kavli IPMU
Une autre façon est à travers ce qu'on appelle le faux vide . Ce concept est assez complexe, mais l'idée est que tout objet avec de l'énergie a tendance à inférieur son énergie. C'est pourquoi les choses se refroidissent lorsqu'elles sont chauffées, ou tombent au sol si elles sont relâchées. L'Univers lui-même a de l'énergie, et nous avons tendance à penser que le vide de l'espace est dans l'état d'énergie le plus bas possible. Mais la mécanique quantique postule qu'il peut se trouver dans un état d'énergie inférieur, le véritable état de vide , et ce dans quoi nous vivons maintenant est un faux vide.
Si un morceau de l'Univers s'effondrait aujourd'hui jusqu'au véritable état de vide, cette bulle se développerait et finirait par consommer l'Univers. Ce n'est pas exactement une histoire heureuse au coucher, mais si vous voulez en savoir plus, mon amie et astrophysicienne Katie Mack a écrit un article à ce sujet pour Cosmos Magazine .
Cependant, si une telle chose se produisait alors que l'Univers n'avait qu'une fraction de seconde, l'expansion universelle dépasserait la croissance d'une telle véritable bulle de vide, et ils ne pourraient pas suivre et tout détruire. Il y a eu une très brève période, appelée inflation, où l'Univers s'est étendu extrêmement rapidement , plus rapide que la vitesse de la lumière, et si ces bulles de vrai vide se formaient pendant cette période (qui dura d'ailleurs 10-32secondes, donc pas longtemps) ils bifurqueraient de notre propre Univers, et ne le détruiraient pas.
De l'intérieur d'une telle bulle tu verrais un tout nouvel univers né . Le nôtre peut s'être formé de cette façon. Mais de l'extérieur d'une telle bulle, vous verriez toute une masse compressée dans un tout petit volume : un trou noir.
Dans la nouvelle étude , les auteurs étudient à quoi cela ressemblerait à présent conditions données dans l'Univers primitif. Des trous noirs à travers une gamme de masses auraient été créés, pour la plupart très petits.
Mais d'éventuels mini trous noirs ont beaucoup de possibilités. Par exemple, les auteurs constatent que si les masses de ces trous noirs primordiaux vont d'environ celle d'un petit astéroïde jusqu'à environ celle de la Lune (très environ 100 000 milliards à 1022kilogrammes) alors la masse totale de ces objets créés serait égale à celle de toute la matière noire de l'Univers.
Une simulation de ce à quoi ressemblerait un trou noir avec un disque de gaz tourbillonnant autour de lui, étant donné les effets bizarres de sa gravité féroce sur la lumière du disque. Crédit: Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Jeremy Schnittman
Pourrions-nous les détecter ? Comme je l'ai dit, les trous noirs courbent la lumière, et un trou noir passant entre nous et une étoile plus éloignée affecterait la lumière des étoiles, l'amplifiant de manière mesurable. Nous appelons cela lentille gravitationnelle . De nombreux événements de lentilles ont été observés, généralement par des étoiles lointaines passant devant une autre étoile, ou par la lumière d'une galaxie entière déformée lorsqu'elle traverse un amas de galaxies massif. Cependant, rien d'un trou noir primordial n'a été vu.
... peut être. Il y a eu un étrange événement de microlentille observé dans une étude dédiée de la galaxie d'Andromède à proximité, à la recherche de toutes les étoiles qui semblent s'éclaircir d'une manière compatible avec la lentille. Ils n'ont trouvé qu'un seul candidat, et cela correspondait à un trou noir primordial. Dans cette étude, les astronomes effectuant l'observation utilisent cet événement pour écarter un large éventail de trous noirs primordiaux possibles qui pourraient constituer la matière noire . Cependant, les auteurs de la nouvelle étude affirment que leurs résultats sont toujours cohérents avec cela, permettant à la matière noire d'être constituée, au moins en partie, de ces petits trous noirs.
La trajectoire de la lumière autour d'un trou noir est fortement déformée par la gravité. Dans ce diagramme, la Terre est décalée vers la droite et la lumière du matériau derrière le trou noir se courbe vers nous, laissant un trou là où se trouve le trou noir lui-même. Crédit: Nicolle R. Fuller/NSF
Ils montrent également qu'il est possible que certains des plus grands trous noirs primordiaux aient pu fournir des « masses de graines » – des kits de démarrage, si vous voulez – pour les trous noirs supermassifs que nous voyons dans les galaxies aujourd'hui, les beaucoup plus gros poussant à partir des plus petits. . Ils postulent même que les trous noirs de masse stellaire, ceux avec quelques à quelques dizaines de fois la masse du Soleil, peuvent être créés de cette façon, et pas nécessairement à partir d'événements de supernovae d'étoiles massives. Ils pensent qu'il pourrait s'agir des trous noirs que nous voyons entrer en collision et créer des ondes gravitationnelles lors d'événements vus par LIGO.
besoin de vitesse sans limite examen
OK, alors voilà. C'est beaucoup, bien sûr, mais il y a une plus grande question : Est-ce correct?
Eh bien, peut-être. Tout est théorique, et il y a beaucoup d'étapes pour passer de ce que nous savons maintenant à de véritables petits trous noirs imprégnant l'Univers et créant des mystères partout. Pour moi personnellement, c'est beaucoup à avaler. Je me méfie toujours d'une sorte de chose qui résout un grand nombre de problèmes ; nous trouvons généralement qu'un nouveau type d'objet ou d'événement explique une peu puzzles que nous voyons, pas tous. Quelque chose qui agit comme un passe-partout mérite beaucoup plus de scepticisme.
Je laisse donc aux experts le soin de soutenir ou de réfuter cette idée. Mais de toute façon, c'est intéressant, et une chose que j'aime à ce sujet, c'est à quel point c'est intelligent. J'aime voir les gens jouer avec des idées, et en science, en particulier en science hautement théorique, c'est une bonne idée de publier ces idées afin que d'autres scientifiques puissent les attaquer. « Intelligent » ne signifie pas « correct », mais cela peut aider à contraindre d'autres idées ou inspirer des observations pour tester les hypothèses.
La plupart des idées s'avèrent fausses, mais le processus de les proposer et de les tester aide à faire progresser la science et la compréhension dans tous les cas.
Plus? C'est amusant d'y penser. C'est aussi une des principales raisons pour lesquelles nous faisons de la science.
