by Chandrachur Chakraborty
Les trous noirs pourraient-ils croître à l'intérieur des étoiles, silencieusement et indéfiniment ?
Par Chandrachur Chakraborty
Édité par Lisa Lock, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
Évolution possible des naines blanches abritant un trou noir endoparasite (EBH), représentée en fonction de la masse de la naine blanche M_WD et de sa période de spin T_WD. Le diagramme montre trois états finaux distincts : l'effondrement en trou noir, la formation d'une singularité nue et un blocage de l'accrétion conduisant à un objet hybride à longue durée de vie. La courbe noire continue marque la limite entre les résultats d'un trou noir et d'une singularité nue. La zone ombrée indique l'espace des paramètres où l'accrétion sur l'EBH est supprimée en raison de la rotation et de la viscosité interne de la naine blanche, ce qui pourrait conduire à un blocage de la croissance et à l'émergence d'une configuration hybride. Crédit : Physical Review D (2025). DOI : 10.1103/PhysRevD.111.103033
Quand on pense aux trous noirs, on imagine quelque chose de spectaculaire : une étoile explosant dans l’espace, s’effondrant sur elle-même et formant un monstre cosmique qui dévore tout ce qui l’entoure. Mais que se passerait-il si les trous noirs ne commençaient pas toujours par un bang ? Et s’ils commençaient plutôt silencieusement, se développant à l’intérieur d’étoiles qui semblent encore vivantes de l’extérieur, sans que personne ne s’en aperçoive ?
Nos récentes recherches astrophysiques, publiées dans Physical Review D, suggèrent que cela pourrait se produire, et l’histoire est bien plus étrange et fascinante qu’on ne l’imaginait.
Le mystère des minuscules trous noirs
De récentes détections d’ondes gravitationnelles ont suggéré l’existence de trous noirs de masse proche et inférieure à la masse solaire, bien plus légers que ceux qui se forment généralement lors d’explosions stellaires. C’est déroutant. Selon les modèles standards, des étoiles aussi petites ne devraient pas pouvoir s’effondrer en trous noirs. Alors, d’où viennent ces trous noirs de faible masse ?
Une théorie intrigante suggère que ces objets pourraient provenir de la matière noire, que nous comprenons encore mal. Cette substance invisible imprègne le cosmos, façonnant les galaxies par sa gravité, mais échappant à toute détection directe. Certains chercheurs pensent que la matière noire pourrait s'accumuler lentement à l'intérieur des étoiles. Sur de longues périodes, cette accumulation pourrait déclencher un effondrement silencieux, formant un minuscule trou noir au cœur d'une étoile par ailleurs normale.
La suite des événements dépend de l'étoile. Une fois qu'un trou noir se forme à l'intérieur d'une étoile, il commence à croître, se nourrissant de la matière environnante. Mais le déroulement de cette croissance, et son état final, dépendent essentiellement du type d'étoile et, curieusement, de sa rotation.
Naines blanches : trois destins cachés dans le noyau
Les naines blanches sont les vestiges denses et compacts d'étoiles semblables au Soleil. De la taille de la Terre, mais généralement inférieures ou légèrement supérieures à la masse du Soleil, elles résistent à un nouvel effondrement grâce à un équilibre délicat de pression quantique. Mais si un trou noir se forme en leur centre, une guerre cachée s'engage.
C'est là que les choses deviennent fascinantes. La rotation de la naine blanche, c'est-à-dire sa vitesse, joue un rôle décisif. Trois scénarios possibles ont été proposés en fonction de cette rotation :
Formation d'un trou noir : Si l'étoile tourne lentement, la matière autour du noyau tombe facilement. Le minuscule trou noir croît progressivement, finissant par consumer l'étoile entière et la transformer en un trou noir de faible masse.
Formation d'une singularité nue : À certains spins intermédiaires, l'effondrement peut dépasser la formation d'un horizon des événements. Le résultat ? Une singularité nue, un trou noir nu qui n'est pas caché derrière un horizon. Ces objets remettent en question notre compréhension de la physique et pourraient révéler le fonctionnement interne de la gravité elle-même. Il s'agit en fait d'un nouveau canal vers la formation d'une singularité nue de masse proche ou subsolaire.
Accrétion bloquée : L'étoile hybride : Si la naine blanche tourne rapidement, la croissance du trou noir ralentit considérablement. La résistance due à la rotation et à la viscosité de l'étoile bloque le flux d'accrétion, entraînant la formation d'entonnoirs polaires, empêchant ainsi l'effondrement complet. Le trou noir devient une sorte de parasite : discrètement intégré à la naine blanche, il se nourrit très lentement. Cela permet à la naine blanche de survivre avec un petit trou noir « endoparasite » (EBH) en son centre. Vue de l'extérieur, l'étoile peut paraître normale, mais au fond, une transformation silencieuse est en cours.
Courriel
Étoiles à neutrons : le chemin sans issue vers un trou noir
Les étoiles à neutrons sont encore plus denses que les naines blanches : une cuillère à café de leur matière pèserait un milliard de tonnes. La masse d'une étoile à neutrons est généralement supérieure à celle du Soleil, avec un rayon d'environ dix kilomètres. Si un minuscule trou noir se forme même au sein d'une étoile à neutrons en rotation rapide, il n'y a aucune ambiguïté.
Le trou noir grandit rapidement, creusant l'étoile à neutrons de l'intérieur. Un jour, c'est une étoile à neutrons ; le lendemain, un trou noir, transmuté de l'intérieur vers l'extérieur, ne laissant derrière lui que le silence.
Cachés à la vue de tous
Ces trous noirs cachés pourraient se cacher à l'intérieur des étoiles, se développant lentement, invisibles jusqu'à ce qu'ils laissent des indices subtils : d'étranges signatures gravitationnelles, des comportements de refroidissement inhabituels ou des perturbations dans une orbite binaire.
Certains de ces trous noirs pourraient rester enfouis dans leurs hôtes pendant des milliards d'années. D'autres pourraient finir par consumer entièrement leurs étoiles et émerger sous forme de trous noirs autonomes (ou singularités nues), longtemps après leur naissance silencieuse.
Le bulbe galactique – une structure en forme de ballon de football au centre de notre galaxie – serait riche en particules de matière noire. La découverte de trous noirs de masse inférieure à la masse solaire et de singularités nues dans cette région pourrait suggérer qu'ils proviennent de l'effondrement ou de la transmutation de naines blanches. Pour la même raison, l'étoile hybride prédite – une naine blanche survivant avec un petit trou noir parasite en son centre – pourrait également se trouver dans cette région.
Écouter le silence
Cette idée ne se contente pas de repenser la mort stellaire : elle ouvre de nouvelles perspectives pour l'étude de la matière noire. Si ces trous noirs furtifs existent réellement, ils pourraient servir de détecteurs naturels du comportement de la matière noire à l'intérieur des étoiles. Et si des singularités nues naissent ainsi, nous pourrions être témoins de violations de la censure cosmique, un principe fondamental de la relativité générale.
Alors, la prochaine fois que vous observerez le ciel nocturne, souvenez-vous : toutes les étoiles ne sont pas ce qu'elles semblent être. Certaines vivent peut-être une histoire secrète : elles brillent paisiblement, tandis qu'un trou noir, ou quelque chose d'encore plus étrange, se développe silencieusement à l'intérieur.
Ce récit fait partie de Science X Dialog, où les chercheurs peuvent présenter les résultats de leurs articles de recherche publiés. Consultez cette page pour en savoir plus sur Science X Dialog et comment participer.
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RESUME
Les trous noirs pourraient-ils se développer à l'intérieur des étoiles, silencieusement et indéfiniment ?
Quand on pense aux trous noirs, on imagine quelque chose de spectaculaire : une étoile explosant dans l'espace, s'effondrant sur elle-même et formant un monstre cosmique qui dévore tout autour. Mais et si les trous noirs ne commençaient pas toujours par un bang ? Et s'ils commençaient plutôt silencieusement, se développant à l'intérieur d'étoiles qui, vues de l'extérieur, semblent encore vivantes, sans que personne ne s'en aperçoive ?
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COMMENTAIRES
Cet article est surprenant et nous pousse hors de la représentation classique du '' tro noir énormrd
éternel ''boffe- tout'' !
Par exempleet à copntrario
un trou noir au cœur de la galaxie naine Henize 2-10 crée des étoiles au lieu de les engloutir. Il semble que ce trou noir contribue à la tempête de formation d'étoiles qui a lieu dans la galaxie. La galaxie naine se trouve à 30 millions d'années-lumière, dans la constellation australe de la Pyxis.
Réf :
NASA Science
https://science.nasa.gov › missions › hubble-finds-a-blac...
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re information: H. A. Adarsha et al, Accretion inside astrophysical objects: Effects of rotation and viscosity, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/PhysRevD.111.103033
Journal information: Physical Review D
Chandrachur Chakraborty is an Assistant Professor of Physics at the Manipal Center for Natural Sciences, Manipal Academy of Higher Education, India, and an Associate at the Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics, Pune. With a Ph.D. from the Saha Institute of Nuclear Physics, Kolkata, India his research focuses on General Relativity with its applications to Astrophysics : sites.google.com/view/chandrachur
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