Les univers de bébé qui partent de notre univers peu après le Big Bang nous apparaissent comme des trous noirs CRÉDIT: Kavli IPMU

L’Institut Kavli pour la Physique et les Mathématiques de l’Univers (Kavli IPMU) abrite de nombreux projets interdisciplinaires qui bénéficient de la synergie d’un large éventail d’expertises disponibles à l’institut L’un de ces projets est l’étude des trous noirs qui auraient pu se former dans l’univers primitif, avant la naissance des étoiles et des galaxies.

De tels trous noirs primordiaux (PBH) pourraient expliquer tout ou partie de la matière noire, être responsables de certains des signaux d’ondes gravitationnelles observés et semer des trous noirs supermassifs trouvés au centre de notre galaxie et d’autres galaxies Ils pourraient également jouer un rôle dans la synthèse d’éléments lourds lorsqu’ils entrent en collision avec des étoiles à neutrons et les détruisent, libérant des matériaux riches en neutrons. En particulier, il existe une possibilité passionnante que la mystérieuse matière noire, qui représente la majeure partie de la matière dans l’univers, soit composée de trous noirs primordiaux. Le prix Nobel de physique 2020 a été décerné à un théoricien, Roger Penrose, et à deux astronomes, Reinhard Genzel et Andrea Ghez, pour leurs découvertes qui ont confirmé l’existence de trous noirs Puisque les trous noirs sont connus pour exister dans la nature, ils font un candidat très attrayant pour la matière noire

Les récents progrès de la théorie fondamentale, de l’astrophysique et des observations astronomiques à la recherche des PBH ont été réalisés par une équipe internationale de physiciens des particules, cosmologistes et astronomes, y compris les membres de l’IPMU de Kavli Alexander Kusenko, Misao Sasaki, Sunao Sugiyama, Masahiro Takada et Volodymyr Takhistov

Pour en savoir plus sur les trous noirs primordiaux, l’équipe de recherche s’est penchée sur l’univers primitif à la recherche d’indices L’univers primitif était si dense que toute fluctuation de densité positive de plus de 50% créerait un trou noir Cependant, les perturbations cosmologiques qui ont ensemencé les galaxies sont connues pour être beaucoup plus petites Néanmoins, un certain nombre de processus dans l’univers primitif auraient pu créer les bonnes conditions pour que les trous noirs se forment

Une possibilité intéressante est que des trous noirs primordiaux pourraient se former à partir des «univers de bébé» créés pendant l’inflation, une période d’expansion rapide qui serait responsable de l’ensemencement des structures que nous observons aujourd’hui, telles que les galaxies et les amas de galaxies Pendant l’inflation, les univers bébé peuvent se détacher de notre univers Un petit univers de bébé (ou «fille») finirait par s’effondrer, mais la grande quantité d’énergie libérée dans le petit volume provoque la formation d’un trou noir

Un destin encore plus particulier attend un univers bébé plus grand S’il est plus grand qu’une certaine taille critique, la théorie de la gravité d’Einstein permet au bébé univers d’exister dans un état qui semble différent pour un observateur à l’intérieur et à l’extérieur. Un observateur interne le voit comme un univers en expansion, tandis qu’un observateur extérieur (comme nous) le voit comme un trou noir Dans les deux cas, le grand et le petit univers bébé sont considérés par nous comme des trous noirs primordiaux, qui cachent la structure sous-jacente de multiples univers derrière leurs «horizons d’événements«L’horizon des événements est une limite en dessous de laquelle tout, même la lumière, est piégé et ne peut pas échapper au trou noir

Dans leur article, l’équipe a décrit un nouveau scénario pour la formation de PBH et a montré que les trous noirs du scénario «multivers» peuvent être trouvés en utilisant l’Hyper Suprime-Cam (HSC) du 8Télescope Subaru de 2 m, un appareil photo numérique gigantesque – dont la direction a joué un rôle crucial par Kavli IPMU – près du sommet de 4 200 mètres du mont Mauna Kea à Hawaï Leur travail est une extension passionnante de la recherche HSC de PBH que Masahiro Takada, chercheur principal à l’IPMU de Kavli, et son équipe poursuivent L’équipe HSC a récemment signalé des contraintes majeures sur l’existence des PBH à Niikura, Takada et Al (Nature Astronomy 3, 524-534 (2019))

Pourquoi le HSC était-il indispensable dans cette recherche? Le HSC a une capacité unique à imager toute la galaxie d’Andromède toutes les quelques minutes Si un trou noir passe à travers la ligne de visée de l’une des étoiles, la gravité du trou noir plie les rayons lumineux et fait paraître l’étoile plus brillante qu’avant pendant une courte période. La durée de l’éclaircissement de l’étoile indique aux astronomes la masse du trou noir Avec les observations HSC, on peut observer simultanément cent millions d’étoiles, jetant un large filet pour les trous noirs primordiaux qui peuvent traverser l’une des lignes de visée

Les premières observations HSC ont déjà rapporté un événement candidat très intriguant cohérent avec un PBH du «multivers», avec une masse de trou noir comparable à la masse de la Lune Encouragée par ce premier signe et guidée par la nouvelle compréhension théorique, l’équipe mène une nouvelle série d’observations pour étendre la recherche et fournir un test définitif pour savoir si les PBH du scénario multivers peuvent rendre compte de toute la matière noire.

Par Robert P Murphy * Cette année a été une épave de train au ralenti à plusieurs niveaux Les Américains l’ont naturellement été

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Actualités – États-Unis – Trous noirs primordiaux et recherche de matière noire de multivers – Revue Eurasia
Titre associé :
Primordial Black Holes And Search For Dark Matter Depuis le multivers
Toute la matière sombre de l’univers est-elle constituée de trous noirs primordiaux?
Toute la matière noire de l’univers peut être des trous noirs primordiaux – formés à partir de l’effondrement des univers d’enfants &
Primordial Black Holes and the Search of Dark Matter from the Multiverse

Source: https://www.eurasiareview.com/29122020-primordial-black-holes-and-search-for-dark-matter-from-multiverse/

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