Did we just see a black hole explode? Physicists think so—and it could explain (almost) everything
Avons-nous assisté à l'explosion d'un trou noir ? Des physiciens le pensent, et cela pourrait expliquer (presque) tout.
Par l'Université du Massachusetts à Amherst
Édité par Gaby Clark, révisé par Robert Egan
Notes de la rédaction
The GIST
Ajouter comme source privilégiée
Avons-nous assisté à l'explosion d'un trou noir ? Les physiciens de l'UMass Amherst le pensent. Cette illustration propose une vision fantaisiste de petits trous noirs primordiaux. Crédit : Université du Massachusetts à Amherst
En 2023, une particule subatomique appelée neutrino a percuté la Terre avec une énergie si élevée qu'elle semblait impossible. En effet, aucune source connue dans l'univers n'est capable de produire une telle énergie : 100 000 fois supérieure à celle de la particule la plus énergétique jamais produite par le Grand collisionneur de hadrons (LHC), l'accélérateur de particules le plus puissant au monde. Cependant, une équipe de physiciens de l'Université du Massachusetts à Amherst a récemment émis l'hypothèse qu'un tel phénomène pourrait se produire lors de l'explosion d'un type particulier de trou noir, appelé « trou noir primordial quasi-extrémal ».
Dans une nouvelle étude publiée dans Physical Review Letters, l'équipe explique non seulement l'existence du neutrino, autrement impossible, mais démontre également que cette particule élémentaire pourrait révéler la nature fondamentale de l'univers.
De l'effondrement stellaire à l'univers primordial
Les trous noirs existent, et nous comprenons bien leur cycle de vie : une étoile ancienne et massive épuise son combustible, implose en une supernova d'une puissance colossale et laisse derrière elle une région de l'espace-temps où la gravité est si intense que rien, pas même la lumière, ne peut s'en échapper. Ces trous noirs sont incroyablement massifs et sont fondamentalement stables.
Mais, comme l'a souligné le physicien Stephen Hawking en 1970, un autre type de trou noir – un trou noir primordial (TNP) – pourrait être créé non pas par l'effondrement d'une étoile, mais à partir des conditions primordiales de l'univers peu après le Big Bang. Les trous noirs primordiaux (PBH) n'existent pour l'instant qu'en théorie et, comme les trous noirs classiques, leur densité est telle que presque rien ne peut s'en échapper – ce qui leur confère leur couleur noire. Cependant, malgré leur densité, les PBH pourraient être beaucoup plus légers que les trous noirs que nous avons observés jusqu'à présent. De plus, Hawking a démontré que les PBH pouvaient émettre lentement des particules via ce que l'on appelle aujourd'hui le « rayonnement de Hawking » s'ils atteignaient une température suffisamment élevée.
Comment les trous noirs en évaporation pourraient exploser
« Plus un trou noir est léger, plus il devrait être chaud et plus il émettra de particules », explique Andrea Thamm, co-auteure de cette nouvelle étude et professeure adjointe de physique à l'Université du Massachusetts à Amherst. « À mesure que les PBH s'évaporent, ils deviennent de plus en plus légers, et donc de plus en plus chauds, émettant toujours plus de rayonnement dans un processus d'emballement jusqu'à l'explosion. C'est ce rayonnement de Hawking que nos télescopes peuvent détecter. »
Si une telle explosion était observée, elle nous fournirait un catalogue définitif de toutes les particules subatomiques existantes, y compris celles que nous avons déjà observées, comme les électrons, les quarks et les bosons de Higgs, celles que nous n'avons fait qu'émettre des hypothèses, comme les particules de matière noire, ainsi que tout ce qui est, à ce jour, totalement inconnu de la science. L'équipe de l'UMass Amherst a précédemment démontré que de telles explosions pourraient se produire avec une fréquence surprenante – environ tous les dix ans – et que si nous y prêtions attention, nos instruments d'observation du cosmos actuels pourraient les enregistrer.
Jusqu'ici, rien de bien nouveau.
L'apparition d'un neutrino « impossible »
Puis, en 2023, une expérience appelée la collaboration KM3NeT a capturé ce neutrino impossible – exactement le type de preuve que l'équipe de l'UMass Amherst avait émis l'hypothèse que nous pourrions bientôt observer.
Mais il y avait un hic : une expérience similaire, appelée IceCube, également conçue pour capturer les neutrinos cosmiques de haute énergie, n’a non seulement pas enregistré l’événement, mais n’avait jamais rien détecté d’une puissance ne serait-ce qu’un centième de celle d’IceCube. Si l’univers est relativement dense en trous noirs primordiaux (PBH) et que ces derniers explosent fréquemment, ne devrions-nous pas être bombardés de neutrinos de haute énergie ? Comment expliquer cette différence ?
Découvrez les dernières actualités scientifiques, technologiques et spatiales grâce à plus de 100 000 abonnés qui font confiance à Phys.org pour leurs analyses quotidiennes. Inscrivez-vous à notre newsletter gratuite et recevez chaque jour ou chaque semaine des informations sur les découvertes, les innovations et les recherches importantes.
Courriel
L'explication par la charge sombre
« Nous pensons que les trous noirs primordiaux (PBH) dotés d'une "charge sombre" — ce que nous appelons des PBH quasi-extrémaux — constituent le chaînon manquant », explique Joaquim Iguaz Juan, chercheur postdoctoral en physique à l'UMass Amherst et co-auteur de l'article. La charge sombre est essentiellement une copie de la force électrique classique, mais incluant une version hypothétique et très lourde de l'électron, que l'équipe nomme « électron sombre ».
« Il existe d'autres modèles de PBH, plus simples », indique Michael Baker, co-auteur et professeur adjoint de physique à l'UMass Amherst ; « notre modèle de charge sombre est plus complexe, ce qui signifie qu'il pourrait fournir une représentation plus fidèle de la réalité. Le plus fascinant est de constater que notre modèle peut expliquer ce phénomène jusque-là inexplicable. »
« Un PBH doté d'une charge sombre », ajoute Thamm, « possède des propriétés uniques et se comporte d'une manière particulière. »
Lien entre les neutrinos et la matière noire
L'équipe est convaincue que son modèle de trous noirs primordiaux (PBH) à charge sombre peut non seulement expliquer le neutrino, mais aussi résoudre le mystère de la matière noire. « Les observations des galaxies et du fond diffus cosmologique suggèrent l'existence d'une forme de matière noire », déclare Baker.
« Si notre hypothèse de charge sombre est avérée », ajoute Iguaz Juan, « alors nous pensons qu'il pourrait exister une population significative de PBH, ce qui serait cohérent avec d'autres observations astrophysiques et expliquerait toute la matière noire manquante dans l'univers. »
« L'observation du neutrino de haute énergie a été un événement incroyable », conclut Baker. « Elle nous a ouvert une nouvelle fenêtre sur l'univers. Mais nous pourrions maintenant être sur le point de vérifier expérimentalement le rayonnement de Hawking, d'obtenir des preuves de l'existence de trous noirs primordiaux et de nouvelles particules au-delà du modèle standard, et d'explorer…
XXXXXXXXXXXXXX
RESUME
Avons-nous assisté à l'explosion d'un trou noir ? Les physiciens le pensent, et cela pourrait expliquer (presque) tout.
Un neutrino de haute énergie détecté en 2023 pourrait s'expliquer par l'évaporation explosive de trous noirs primordiaux quasi-extrémaux possédant une hypothétique « charge sombre ». Ce modèle rend compte du neutrino observé et pourrait relier les trous noirs primordiaux à la matière noire, apportant potentiellement des preuves de l'existence du rayonnement de Hawking et de nouvelles particules au-delà du Modèle Standard.
XXXXXXXXXXX
COMMENTAITES
Cet Article est basé sur ce résultat de neutrino pharahonique et il nous lance dans des hypothèses et des moèles trés aventureux ....
Mais apres tout pourquoi pas puisque le rayonnement de Hawkings est déjà par lui meme une audacieuse supposition !!!!
xxxxxxxxxxxxxx
Publication details
Explaining the PeV neutrino fluxes at KM3NeT and IceCube with quasi-extremal primordial black holes, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/r793-p7ct. On arXiv : DOI: 10.48550/arxiv.2505.22722
Journal information: Physical Review Letters , arXiv
Key concepts
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire