Certaines étoiles pourraient avaler des trous noirs, mais il sera difficile de les trouver
Les trous noirs sont réputés pour engloutir tout ce qui s’en approche de trop près, mais pourraient-ils un jour être avalés à leur tour ? Une nouvelle étude (lien plus bas) suggère qu’il est possible que des étoiles capturent de très petits trous noirs et les gardent en leur cœur. Il pourrait même y avoir un moyen de trouver ces étoiles, et si c’est le cas, elles pourraient nous aider à comprendre l’insaisissable matière noire.
Image d’entête : représentation artistique d’une « étoile de Hawking », une étoile contenant un petit trou noir en son centre. (Institut Max Planck d’astrophysique/ Wikimedia)
Les trous noirs se présentent sous plusieurs formes bien connues : il y a ceux qui naissent de la mort des étoiles et les monstres supermassifs qui se cachent au centre de la plupart des galaxies. Mais on a longtemps pensé qu’un grand nombre de trous noirs auraient dû être créés dans les premières secondes qui ont suivi le Big Bang, et qu’ils pourraient encore dériver dans le cosmos. Bien qu’ils soient pratiquement invisibles pour nous, nous pourrions déduire leur existence à partir de leurs effets gravitationnels sur la matière qui les entoure. Si cela vous semble familier, vous ne serez probablement pas surpris d’apprendre que ces « trous noirs primordiaux » sont un concurrent de taille pour la matière noire.
Confirmer l’existence d’objets invisibles est bien sûr délicat, mais il se pourrait qu’ils se révèlent par leurs interactions avec d’autres objets. Le regretté Stephen Hawking lui-même fut le premier à proposer l’idée qu’en de très rares occasions, des étoiles en formation pourraient capturer de petits trous noirs primordiaux de la masse d’un astéroïde. Le trou noir s’enfoncerait alors au centre de l’étoile, mais ne détruirait pas son hôte. Lorsque les étoiles effectuent des réactions de fusion nucléaire en leur sein, l’énergie intense qu’elles dégagent circule vers l’extérieur et la pression qu’elle exerce empêche l’étoile de s’effondrer sur elle-même. Mais cela limiterait également la quantité de gaz susceptible d’alimenter un hypothétique trou noir au centre de l’étoile.
C’est une idée séduisante, mais cela signifierait-il vraiment que les deux peuvent cohabiter ? Pour cette nouvelle étude, des scientifiques de l’Institut Max Planck d’astrophysique (MPA/ Allemagne) ont modélisé l’évolution de ces « étoiles de Hawking », en utilisant différentes masses de départ pour le trou noir. À leur grande surprise, les étoiles de Hawking sont plus stables que ce à quoi on pourrait s’attendre, et il serait presque impossible de les identifier de l’extérieur.
Selon Earl Patrick Bellinger, auteur principal de l’étude :
Les étoiles abritant un trou noir en leur centre peuvent vivre étonnamment longtemps. Notre Soleil pourrait même avoir en son centre un trou noir aussi massif que la planète Mercure sans que nous nous en apercevions.
Cependant, il existe un moyen pour les astronomes de détecter les étoiles au cœur sombre. Le trou noir créerait différents modèles de convection à l’intérieur de l’étoile, qui pourraient être détectés grâce à une technique appelée astérosismologie. Il s’agit essentiellement d’étudier la façon dont les ondes sonores traversent les étoiles et affectent leur luminosité de surface.
Les implications de la découverte d’une étoile de Hawking seraient énormes. Cette découverte serait la première confirmation de l’existence de trous noirs primordiaux et si c’est le cas, nous pourrions soudain avoir la réponse à l’énigme de la matière noire, l’une des plus déroutantes de la cosmologie.
Selon le professeur Matt Caplan, l’un des auteurs de l’étude :
Il y a de bonnes raisons de penser que les étoiles de Hawking sont courantes dans les amas globulaires et les galaxies naines ultra-pâles. Cela signifie que les étoiles de Hawking pourraient être un outil permettant de tester l’existence de trous noirs primordiaux et leur rôle éventuel en tant que matière noire.
L’étude publiée dans The Astrophysical Journal : Solar Evolution Models with a Central Black Hole et présentée sur le site de l’Institut Max Planck d’astrophysique : What happens if you put a black hole into the Sun?