Study links black holes to dark energy
ne étude relie les trous noirs à l'énergie noire
par l'Université du Michigan
Imagerie JWST NIRCam du protoamas de formation d'étoiles PHz G191.24+62.04, il y a 11 milliards d'années, alors que l'univers approchait du pic de formation d'étoiles. Ces premières galaxies font partie des galaxies de formation d'étoiles les plus actives observées entre 10,5 et 11,5 milliards d'années. Chaque galaxie vue sur cette image produit donc de nombreux trous noirs, qui convertissent la matière en énergie noire selon l'hypothèse du trou noir couplé cosmologiquement. Cette image montre les deux « modules » de JWST NIRCam : le module le plus à gauche contient le protoamas, et le module le plus à droite est un champ vide adjacent. Chaque module voit des milliers de galaxies. Crédits : NASA, ESA, CSA, Maria Polletta (INAF), Hervé Dole (Paris), Brenda Frye (UofA), Jordan C. J. D'Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU)
Il y a près de 14 milliards d'années, au tout début du Big Bang, une énergie mystérieuse a entraîné une expansion exponentielle de l'univers naissant et a produit toute la matière connue, selon la théorie dominante de l'univers inflationniste.
Cette énergie ancienne partageait des caractéristiques clés de l'énergie noire de l'univers actuel, qui est le plus grand mystère de notre époque selon au moins un critère objectif : elle constitue la majorité - environ 70 % - de l'univers, mais les scientifiques ne savent pas exactement ce qu'elle est.
« Si vous vous posez la question : "Où dans l'univers ultérieur voyons-nous une gravité aussi forte qu'au début de l'univers ?" "La réponse se trouve au centre des trous noirs", a déclaré Gregory Tarlé, professeur de physique à l'Université du Michigan et co-auteur de l'étude.
"Il est possible que ce qui s'est passé pendant l'inflation se déroule à l'envers, la matière d'une étoile massive redevienne de l'énergie noire pendant l'effondrement gravitationnel, comme un petit Big Bang joué à l'envers."
Dans une nouvelle étude publiée dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Tarlé et ses collègues de cinq institutions renforcent les arguments en faveur de ce scénario avec des données récentes du Dark Energy Spectroscopic Instrument. Le DESI est composé de 5 000 yeux robotisés montés sur le télescope Mayall de l'observatoire national de Kitt Peak, sur le territoire de la nation Tohono O'odham.
"Si les trous noirs contiennent de l'énergie noire, ils peuvent se coupler et croître avec l'univers en expansion, provoquant une accélération de sa croissance", a déclaré Kevin Croker, auteur principal de la nouvelle étude de l'équipe et chercheur adjoint à l'Université d'État de l'Arizona. "Nous ne pouvons pas obtenir les détails de la façon dont cela se produit, mais nous pouvons voir des preuves que cela se produit".
Les données de la première année de l'étude quinquennale prévue par DESI montrent des preuves convaincantes que la densité de l'énergie noire a augmenté au fil du temps. Cela fournit un indice convaincant pour étayer cette idée de ce qu'est l'énergie noire, ont déclaré les chercheurs, car cette augmentation dans le temps concorde avec la façon dont la quantité et la masse des trous noirs ont augmenté au fil du temps.
« Lorsque j'ai commencé à m'impliquer dans le projet, j'étais très sceptique », a déclaré le co-auteur Steve Ahlen, professeur émérite de physique à l'Université de Boston. « Mais j'ai gardé l'esprit ouvert tout au long du processus et lorsque nous avons commencé à faire les calculs cosmologiques, je me suis dit : "Eh bien, c'est un mécanisme vraiment intéressant pour produire de l'énergie noire". »
La différence qu'apporte DESI
Pour rechercher des preuves de l'énergie noire des trous noirs, l'équipe a utilisé des dizaines de millions de galaxies lointaines mesurées par DESI. L'instrument scrute des milliards d'années dans le passé et collecte des données qui peuvent être utilisées pour déterminer la vitesse d'expansion de l'univers avec une précision exquise. À leur tour, ces données peuvent être utilisées pour déduire comment la quantité d'énergie noire évolue dans le temps.
L'équipe a comparé ces données au nombre de trous noirs créés lors de la mort de grandes étoiles au cours de l'histoire de l'univers.
« Les deux phénomènes étaient cohérents : à mesure que de nouveaux trous noirs se formaient lors de la mort d'étoiles massives, la quantité d'énergie noire dans l'univers augmentait de manière appropriée », a déclaré Duncan Farrah, professeur associé de physique à l'Université d'Hawaï et co-auteur de l'étude. « Cela rend plus plausible que les trous noirs soient la source de l'énergie noire. »
Cette recherche complète un corpus croissant de littérature étudiant la possibilité d'un couplage cosmologique dans les trous noirs. Une étude de 2023, impliquant de nombreux auteurs de cet article, a fait état d'un couplage cosmologique dans les trous noirs supermassifs au sein des centres galactiques. Ce rapport de 2023 a encouragé d'autres équipes à rechercher cet effet dans les trous noirs dans tous les différents endroits où ils peuvent se trouver dans l'univers.
« Ces articles étudient le lien entre l'énergie noire et les trous noirs en fonction de leur taux de croissance. Notre nouvel article relie les trous noirs à l'énergie noire en fonction de leur date de naissance », a déclaré Brian Cartwright, astrophysicien, co-auteur et ancien conseiller juridique de la Securities and Exchange Commission des États-Unis.
Une différence clé dans le nouvel article est que la majorité des trous noirs concernés sont plus jeunes que ceux examinés précédemment. Ces trous noirs sont nés à une époque où la formation des étoiles – qui suit la formation des trous noirs – était bien avancée, plutôt qu'à peine commencée.
« Cela se produit beaucoup plus tard dans l'univers et est informé par des mesures récentes de la production et de la croissance des trous noirs telles qu'observées par les télescopes spatiaux Hubble et Webb », a déclaré le co-auteur Rogier Windhorst, scientifique interdisciplinaire pour le JWST et professeur d'exploration de la Terre et de l'espace à l'Université d'État de l'Arizona.
« La prochaine question est de savoir où se trouvent ces trous noirs et comment ils se sont déplacés au cours des 8 derniers milliards d'années. Les scientifiques travaillent actuellement à limiter cela », a déclaré Croker.
La science exige davantage de pistes de recherche et d'observations, et maintenant que DESI est en ligne, cette exploration de l'énergie noire ne fait que commencer.
"Cela ne fera qu'apporter plus de profondeur et de clarté à notre compréhension de l'énergie noire, que cela continue ou non à soutenir l'hypothèse du trou noir", a déclaré Ahlen. "Je pense qu'en tant qu'effort expérimental, c'est merveilleux. On peut avoir des idées préconçues ou non, mais nous sommes guidés par les données et les observations."
Quelle que soit l'issue de ces futures observations, le travail en cours représente un changement radical dans la recherche sur l'énergie noire, a déclaré l'équipe.
"Fondamentalement, la question de savoir si les trous noirs sont de l'énergie noire, couplée à l'univers qu'ils habitent, n'est plus seulement une question théorique", a déclaré Tarlé. "C'est désormais une question expérimentale."
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COMMENTAIRE
Cet article est un empilement d 'hypothèses et relève pour l instant
selon moi quasiment de la science fiction ....
Bien entendu
mes lecteurs pourraient m 'en voulort de critiquer le contenu de cert article sa,s voir les efforts de ces théoriciens pour présenter à la fois un échelonnement temporel de divers processus et les liens entre eux ....
Je le reconnais !
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Mais tout a la bsa posez vous déjà la question : Cette mystérieuse phase d'inflation cosmique est-elle prouvée ?????
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NON!Bien que les cosmologistes aient observé pour la première fois des points chauds et froids avec le satellite COBE (COsmic Background Explorer) en 1992 et avec de nombreuses expériences ultérieures, y compris des résultats encore plus récents du satellite Planck de 2015, ils n'ont trouvé aucun signe des ondes gravitationnelles cosmiques attendues de l'inflation, à ce jour...
Il n est pas pertinent de sz baser sur un phénomè" magique .....
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More information: Kevin S. Croker et al, DESI dark energy time evolution is recovered by cosmologically coupled black holes, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2024). DOI: 10.1088/1475-7516/2024/10/094
Provided by University of Michigan