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aADes étoiles en effondrement pourraient donner naissance à des mini-univers, ouvrant la voie aux gravastars

Par Markus Bernards, Université Goethe de Francfort-sur-le-Main

Édité par Gaby Clark, relu par Robert Egan

Notes de la rédaction

The GIST

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À l'intérieur d'une gravastar : un mini-univers en expansion pourrait contrebalancer l'effondrement de la matière d'une étoile, créant ainsi une gravastar stable. Crédit : D. Jampolski et L. Rezzolla/Université Goethe de Francfort

Les étoiles brillent grâce à la fusion des atomes en leur cœur, libérant de l'énergie. Lorsqu'une étoile très massive a épuisé son combustible nucléaire, la pression de radiation ne suffit plus à contrebalancer la gravité. L'étoile s'effondre alors sous son propre poids jusqu'à ce qu'il ne reste plus qu'un seul point : la singularité.

Si la formation d'un trou noir semble plausible, les trous noirs eux-mêmes continuent de poser des défis majeurs à la science. Comment 10 milliards de masses solaires peuvent-elles se concentrer en un point minuscule ? Comment l'espace-temps peut-il être infiniment courbé en ce point, la singularité ? À ce stade, les lois de la physique s'effondrent, rendant toute prédiction impossible. De plus, les trous noirs dissimulent toute information à l'observation : tout, y compris la lumière, disparaît irrémédiablement au-delà de l'horizon des événements.

Remplis d'énergie sombre

Il est donc possible que les trous noirs soient en réalité des objets totalement différents, comme des étoiles ultra-compactes, invisibles en raison de leur gravité intense et appelées gravastars. Outre la matière ordinaire présente dans leurs couches externes, elles seraient remplies d'énergie sombre, qui exerce une pression vers l'extérieur et stabilise leur masse, laquelle tend à s'effondrer. Les gravastars sont plus faciles à accepter pour les physiciens que les trous noirs car elles ne possèdent ni singularité ni horizon des événements, tout en étant presque aussi massives et compactes. Cependant, la formation concrète de telles gravastars restait un mystère.

Les physiciens théoriciens Daniel Jampolski et Luciano Rezzolla ont présenté, pour la première fois, une solution dynamique aux équations de champ de la relativité générale d'Albert Einstein décrivant l'effondrement d'une étoile pouvant mener à la formation d'une gravastar. Cette solution montre que l'effondrement peut déclencher la création d'un mini-univers au sein de la matière en effondrement, un phénomène similaire au Big Bang à l'origine de notre univers. À l'instar de notre univers, son expansion est alimentée par l'énergie sombre. Ces résultats sont publiés dans la revue Physical Review D.

Ainsi, l'expansion de ce nouvel univers contrebalance les forces gravitationnelles et empêche l'effondrement de l'étoile avant la formation d'un trou noir. Ce processus conduit à un équilibre entre le mini-univers en expansion et la matière en effondrement, équilibre qui permet l'existence d'une gravastar stable. Grâce à cette solution à la relativité générale, les physiciens de Francfort ont apporté la première réponse à une question qui agite la communauté scientifique depuis 25 ans : comment se forment les gravastars lors de l’effondrement de la matière ordinaire ?

Ouverture à une nouvelle physique

Jampolski, qui a découvert la solution dans le cadre de son mémoire de maîtrise dirigé par Rezzolla, explique : « Le Big Bang de l’univers naissant peut se produire une fois que l’étoile s’est déjà effondrée presque jusqu’à devenir un trou noir.» Le comportement encore mal compris de la matière extrêmement comprimée ouvre la voie à une nouvelle physique : « Il est plus facile d’imaginer que le Big Bang n’intervienne qu’à un stade très avancé, lorsque la matière a déjà été comprimée à un degré extrême, donnant ainsi naissance à de nouveaux phénomènes. »

Rezzolla, professeur d'astrophysique théorique à l'Université Goethe, ajoute : « La recherche d'alternatives aux trous noirs ne doit pas impliquer un scepticisme à leur égard, car ils représentent toujours l'explication la plus naturelle et la plus simple de l'effondrement gravitationnel. Cependant, en tant que scientifiques en général, et en tant que physiciens théoriciens en particulier, il est essentiel de conserver une approche impartiale face à l'inconnu et, par conséquent, d'explorer aussi bien les théories communément admises que les interprétations plus originales. L'histoire nous enseigne qu'il n'est pas rare que ces dernières deviennent les premières.»

Détails de la publication : Daniel Jampolski et al., Formation of gravastars, Physical Review D (2026). DOI : 10.1103/c6lw-nx7k. Sur arXiv : DOI : 10.48550/arxiv.2509.15302

Informations sur la revue : Physical Revie

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RESUME 

L'effondrement d'étoiles pourrait donner naissance à des mini-univers, ouvrant la voie aux gravastars.

Des étoiles très massives en effondrement pourraient éviter la formation de trous noirs et produire à la place des gravastars : des objets ultra-compacts dont l'intérieur est rempli d'énergie sombre et qui ne présentent ni singularité ni horizon des événements. Une nouvelle solution de relativité générale dynamique montre que l'effondrement peut générer un mini-univers en expansion à l'intérieur de l'étoile, dont l'expansion, due à l'énergie sombre, équilibre la gravité et stabilise la gravastar.

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COMMENTAIRES

On parle déjà depuis plusirors  années  de ces gravastars et  Wikipédia  en décrit les diverses '' nuances '' possibles ; pour plus de precision 

un gravastar est un objet céleste hypothétique, qui pourrait être une alternative à la notion de trou noir. Le terme est un mot-valise anglais, pour gravitational vacuum star (« étoile de vide gravitationnel »).

 Certains  y voient aussi  des phantasmes  de mini univers  quantiques !!!!

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