En connexion avec la 20 ème discussion qui vous sera proposée lundi ,je vous
présente la traduction de l’article reçu aujourd’hui de PHYS ORG/SCIENCE X
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« On
the hunt for primordial black holes”
10 JANVIER 2020
À la recherche des trous noirs primordiaux
par Motoko Kakubayashi, Université de Tokyo
La galaxie d'Andromède est la galaxie la plus proche de la
Voie lactée, à 2,5 millions d'années-lumière. Crédit: Projet HSC / NAOJ
La théorie selon laquelle la matière noire pourrait être
constituée de trous noirs primordiaux d'une fraction de millimètre a été
écartée par une équipe de chercheurs dirigée par l'Institut Kavli pour la
physique et les mathématiques de l'univers (Kavli IPMU).
En 1974, le physicien Stephen Hawking a décrit comment des
trous noirs primordiaux auraient pu se former en une fraction de seconde après
le Big Bang. Les trous noirs primordiaux pourraient avoir des masses allant d'une
minuscule particule matérielle à 100 000 fois notre soleil. En revanche, les
trous noirs supermassifs détectés par les observations astronomiques ont
commencé à se former au moins des centaines de milliers d'années plus tard et
sont des millions ou des milliards de fois plus grands que notre soleil. Comme
les trous noirs primordiaux de toute taille n'ont pas été détectés, ils ont
restés des candidats intrigants
pour une matière noire toujours insaisissable.
À notre connaissance, la matière baryonique ne représente
que 5% de toute la matière dans l'univers. Le reste est soit de la matière
noire (27%), soit de l'énergie noire (68%), qui n'ont pas encore été
physiquement détectées. Mais les chercheurs sont convaincus que la matière
noire existe parce que nous pouvons voir son effet sur notre univers. Sans la
force gravitationnelle de la matière noire, les étoiles de notre galaxie de la
Voie lactée se sépareraient.
Pour tester la théorie selon laquelle les trous noirs
primordiaux, en particulier ceux concernant la masse de la lune ou moins,
pourraient être de la matière noire, les chercheurs de Kavli IPMU Masahiro
Takada, Naoki Yasuda, Hiroko Niikura et des collaborateurs du Japon, de l'Inde
et des États-Unis ont recherché ces minuscules noirs des trous entre la Terre
et la galaxie d'Andromède, la galaxie la plus proche de la Voie lactée, à 2,5
millions d'années-lumière.
Données de l'étoile qui montraient des caractéristiques
d'agrandissement par une lentille gravitationnelle potentielle, éventuellement
par un trou noir primordial. Environ 4 heures après le début des relevés de
données sur le télescope Subaru, une étoile a commencé à briller davantage.
Moins d'une heure plus tard, l'étoile a atteint sa luminosité maximale avant de
devenir plus faible. (De gauche à droite) l'image d'origine, l'image éclaircie,
l'image différentielle et l'image résiduelle. Niikura et al.
«Ce qui m'a intéressé à ce projet, c'est l'impact énorme
qu'il aurait sur la découverte de la nature de la matière noire», explique
Niikura. "Découvrir des trous noirs primordiaux constituerait une
réalisation historique. Même un résultat négatif serait une information
précieuse pour les chercheurs qui reconstituent le scénario de la naissance de
l'univers."
Pour rechercher des trous noirs, l'équipe a utilisé l'effet
de lentille gravitationnelle. Les lentilles gravitationnelles ont d'abord été
expliquées par Albert Einstein, qui a déclaré qu'il était possible qu'une image
d'un objet distant, comme une étoile, se déforme en raison de l'effet
gravitationnel d'un objet massif situé entre
l'étoile et la Terre. La gravité de l'objet massif pourrait agir comme une
lentille de loupe, courbant la lumière de l'étoile et la faisant réapparaître
plus lumineuse ou déformée pour les observateurs humains sur Terre.
Parce qu'une étoile, un trou noir et la Terre se déplacent
constamment dans l'espace interstellaire, une étoile deviendrait
progressivement plus brillante, puis s'atténuerait vers les observateurs sur
Terre, alors qu'elle se déplace sur la trajectoire d'une lentille
gravitationnelle. Ainsi, les chercheurs ont capturé 190 images consécutives de
l'ensemble de la galaxie d'Andromède, grâce à l'appareil photo numérique Hyper
Suprime-Cam placé sur le télescope
Subaru à Hawaï. Si la matière noire est constituée de trous noirs primordiaux
et, dans ce cas, plus légers que la lune, les chercheurs s'attendaient à
trouver 1000 microlentilles gravitationnelles. Ils ont calculé cette estimation
en supposant que la matière noire dans l'ensemble du halo de la galaxie est
composée de t ces trous noirs primordiaux, et en prenant en considération le
nombre d'étoiles dans la galaxie d'Andromède qui pourraient être affectées par
un trou noir primordial, et enfin les chances de leur équipement capturer un
événement de microlentille gravitationnelle.
Le télescope a photographié 90 millions d'étoiles. Il a
fallu deux ans à l'équipe pour filtrer tous les événements de bruit et de lentilles
non gravitationnelles dans les données. Brutes
En fin de compte, ils n'ont pu
identifier qu'une seule étoile qui s'est éclaircie puis s'estompée - suggérant
un éventuel trou noir primordial - ce qui signifie qu'il est peu probable
qu'ils constituent toute la matière noire.
Malgré cela, Niikura explique qu'il y a encore beaucoup à
apprendre sur les trous noirs primordiaux. Les chercheurs n'avaient démenti la
théorie que pour une masse spécifique: des trous noirs avec une masse similaire
ou inférieure à la lune. Des études antérieures ont exclu d'autres masses, ou dans
quelle mesure elles pourraient représenter la matière noire. Mais il y a
toujours une chance que des trous noirs primordiaux de tailles différentes
puissent être là-bas. L'approche analytique développée par l'équipe de Kavli
pourrait être utilisée dans de futures études sur les trous noirs primordiaux,
notamment en essayant de déterminer si les trous noirs découverts par le Laser
Interferometer Gravitational Wave-Observatory (LIGO) aux États-Unis pourraient
en fait être primordiaux.
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Subaru
telescope helps determine that dark matter is not made up of tiny primordial
black holes
Provided by
University of Tokyo
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MES COMMENTAIRES
Cette recherche est intéressante
sur plusieurs points :
-Elle tente une corrélation
entre matière noire et trous
noirs de petite taille et très anciens , voire quasi initiaux
-Elle ouvre une voie de recherche vers la découverte de petits trous noirs et à ce sujet je rappelle que les trous noirs d’origine stellaire peuvent être qualifiés dejà de « moyens « ( c’ est à dire
avec une masse comprise entre trois et
cinq masses solaires au minimum, le plus massif connu (en 2001) ayant une masse
de 14 masses solaires ; en 2019 un trou noir stellaire de 68 masses solaires (±
12) a été identifié dans la Voie lactée.)
Aucune tentative expérimentale pour créer des « micro trous noirs de poches »
n a été tentée jusqu ‘a présent …Les craintes d en générer dans les manips de chocs du LHC sont restées jusqu’à présent sans fondement
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