Trous noirs primordiaux

Trous noirs primordiaux sont des trous noirs hypothétiques qui auraient pu se former dans les conditions extrêmes du tout premier univers, plutôt que suite à l’effondrement d’une étoile mourante. Contrairement aux trous noirs ordinaires, ils pourraient en principe couvrir une énorme gamme de masses – depuis beaucoup plus léger qu'un astéroïde jusqu'à des milliers de fois la masse du Soleil – et ils sont l'un des principaux suspects dans l'un des plus grands mystères de la cosmologie : l'identité de matière noire.

Né d'ondulations, pas d'étoiles

Dans les premiers instants après le Big Bang, l’univers était presque parfaitement lisse mais pas exactement. Si certaines régions étaient suffisamment denses, leur propre gravité aurait pu submerger la pression extérieure et les faire s’effondrer directement en trous noirs – aucune étoile n’est requise. Parce que l’univers primitif était si dense, même une petite région pouvait former un trou noir, c’est pourquoi les trous noirs primordiaux pouvaient avoir des masses si minuscules par rapport à celles formées par l’effondrement d’une étoile. Leur existence serait une sonde directe des fluctuations de densité établies par inflation cosmique.

Seraient-ils de la matière noire ?

Les trous noirs primordiaux sont attrayants en tant que matière noire car ils sont constitués d’une masse gravitationnelle ordinaire et ne nécessitent aucune nouvelle particule – contrairement à axions ou d'autres candidats exotiques. Leur capacité à expliquer tout cela dépend de leur masse. De nombreuses plages de masse ont été exclues par les observations, mais certaines fenêtres restent ouvertes, gardant l’idée vivante. La découverte en 2015 de ondes gravitationnelles La fusion des trous noirs a ravivé l’intérêt, puisque certains de ces trous noirs ont des masses que des scénarios primordiaux pourraient expliquer.

À leur recherche

Parce que les trous noirs primordiaux n’émettent aucune lumière, ils sont recherchés indirectement. Un trou noir qui passe peut agrandir brièvement une étoile d’arrière-plan grâce à une microlentille gravitationnelle. De très petits trous noirs primordiaux s'évaporeraient lentement à travers Rayonnement de Hawking, et les plus légers exploseraient aujourd’hui, produisant potentiellement des sursauts détectables de rayons gamma. Pour l’instant, aucune n’a été confirmée, mais les recherches continuent de resserrer les limites.

Une idée fausse courante

Les trous noirs primordiaux ne constituent pas une population prouvée : leur existence est entièrement hypothétique. Il s’agit d’une possibilité bien motivée que les observations n’ont ni confirmée ni complètement exclue, et c’est exactement pourquoi ils restent un domaine de recherche actif et passionnant.