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Des étoiles mortes qui explosent il y en a partout dans l’Univers et nous ne savons pas vraiment pourquoi – mais maintenant, deux chercheurs pensent que de minuscules trous noirs faits de matière noire pourraient en être la cause.

De petits trous noirs expliqueraient l’explosion des étoiles

Les étoiles mortes connues sous le nom de naines blanches peuvent s’enflammer dans une supernova de type Ia lorsqu’elles recueillent la matière d’une étoile voisine ou se fondent avec d’autres objets astronomiques. La question de savoir exactement comment cela fonctionne demeure ouverte.

« Le sale secret des supernovas, c’est que dans les modèles informatiques, on ne peut jamais les amener à l’allumage final. Il doit toujours y avoir un déclencheur quelque part », dit Ashley Pagnotta au College of Charleston en Caroline du Sud, qui n’a pas participé à ces travaux.

Joseph Bramante et Javier Acevedo, de l’Université Queen’s au Canada, affirment que la matière noire – la substance invisible que l’on croit représenter 80 pour cent de la matière dans l’Univers – pourrait être ce déclencheur.

La paire de chercheurs a modélisé ce qui pourrait se produire lorsque la matière noire rencontre une naine blanche pesant entre 1 et 1,4 fois la masse du Soleil. Les naines blanches sont principalement composées d’électrons séparés par les règles de la physique quantique, et une naine de cette taille devrait avoir une pression interne suffisante pour qu’un trou noir puisse se former à l’intérieur.

Bramante et Acevedo suggèrent que lorsque la matière noire tombe dans la naine blanche à environ 1 % de la vitesse de la lumière, elle est beaucoup plus chaude que la matière qui compose l’étoile. Lorsque la matière noire interagit avec cette étoile, elle se refroidit et s’accumule au centre. Si elle s’agglutine en quantité suffisante, elle s’effondrera sous sa propre gravité dans un minuscule trou noir niché dans le cœur de cette étoile.

Ce trou noir aurait une très grande masse

« Ce serait quelque chose comme la taille d’un proton, mais quand même extrêmement massif « , dit Bramante, ce qui signifie qu’il aurait une grande masse. Selon la taille du trou noir et de la naine blanche, il peut aspirer la matière de l’étoile en une milliseconde.

Ou il pourrait commencer à s’évaporer et envoyer des particules de rayonnement de Hawking – de l’énergie que l’on croit s’échapper d’un trou noir, le faisant rétrécir lentement. « C’est une compétition entre le rayonnement de Hawking et l’accrétion. Le choix du vainqueur dépend de la taille du trou noir », explique Bramante.

Si le rayonnement de Hawking gagne, il pourrait détruire l’étoile. Au fur et à mesure que le trou noir se rétrécit, il atteindrait des températures de plus en plus élevées à mesure que les particules émises entreraient en collision avec la matière de l’étoile qui l’entoure. Après environ 3 milliards d’années, la fusion prendrait le dessus et la naine blanche exploserait.

Fusionner des règles en une théorie de la gravité quantique

« Une fois qu’il aurait atteint une température suffisamment élevée, nous n’avons aucune idée de ce qu’il ferait », dit Bramante. Pour savoir ce qui se passe lorsque le rayonnement de Hawking atteint la température de Planck – la température théorique la plus chaude possible – nous devrions comprendre comment fusionner les règles de la physique quantique et de la relativité générale en une théorie de la gravité quantique, qui est l’un des plus grands défis actuels en physique.

« Bien qu’il soit caché à l’intérieur d’une naine blanche, il pourrait s’agir d’une sonde d’un processus de la gravité quantique. Cependant, il nous faudrait trouver ce qu’il faudrait observer dans une naine blanche qui exploserait à la suite de cette phase finale d’allumage », dit-il.

L’observer serait délicat, dit Pagnotta. Il serait intéressant de mettre des contraintes sur la matière noire et de commencer à la localiser, mais elle dit que la signature de la matière noire n’est peut-être pas visible dans la lumière que nous observons d’une supernova.

Cette recherche a été publiée dans Physical Review D.

Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay