Que se passerait-il si un trou noir frappait la Terre ?

Comprimons toute la masse de la planète Terre (environ 6 quadrillion de kilogrammes) à la taille d’une bille d’environ 1,8 centimètres de diamètre. Dans ce scénario improbable, notre planète serait devenue un mini trou noir, rien à voir avec les trous supermassifs comme celui qui vit au centre de la Voie lactée. récemment photographié.

Théoriquement, pendant les premiers instants du Big Bangl’effondrement gravitationnel de régions extrêmement chaudes et denses de l’univers s’est produit, et le trous noirs primordiaux. Proposés par le physicien Stephen Hawking, ces objets extraordinaires peuvent avoir n’importe quelle masse. Mais ce sont ceux de taille réduite (inférieure à l’atome) qui ont suscité le plus d’intérêt, car on pense qu’ils pourraient constituer une grande partie de la matière noire de l’univers.

Jusqu’à présent, il n’a pas été possible de les détecter. Mais on a étudié combien d’entre eux pourraient entrer en collision avec la Terre et ce qui se passerait après l’impact.

Ce ne sont pas totalement des trous noirs

Quelle taille ces trous noirs peuvent-ils atteindre ? Y a-t-il une limite à sa taille ? Nous entrons dans le terrain (hautement spéculatif) des soi-disant micro trous noirs.

Hypothétiquement, ces objets auraient une masse d’environ 0,00002 gramme et une taille des milliards de fois inférieure à celle d’un proton : ils se désintégreraient pratiquement instantanément. En fait, on pense que tout trou noir primordial finirait sa vie sous la forme d’un microtrou avant de s’évaporer complètement.

Mais le plus surprenant est peut-être qu’ils se trouvent à des températures très élevées, émettant des rayonnements (appelés Rayonnement de Hawking) : plus ils sont petits, plus ils atteignent la température jusqu’à ce que, finalement, évaporer totalement.

Hawking écrit dans Brève histoire du temps : du Big Bang aux trous noirs que ces objets primordiaux « ne sont pas totalement noirs », puisqu’ils émettent également de l’énergie, notamment ceux de plus petite taille.

À titre d’exemple, un trou noir primordial d’une masse équivalente à celle du mont Everest aurait approximativement la taille d’un atome et atteindrait une température de plusieurs millions de degrés Celsius.

À quoi ressemblerait une rencontre avec l’un d’eux ?

Supposons que nous ayons l’occasion de rencontrer l’un de ces mini trous noirs d’une masse de 1 kilogramme. Dans ce cas, sa taille serait des milliards fois plus petite que celle d’un atome d’hydrogène.

En principe, nous n’aurions pas à nous inquiéter : étant si petit, il n’aurait pas la capacité d’absorber la matière de son environnement. Elle se désintégrerait presque instantanément, générant probablement une explosion équivalente à une bombe thermonucléaire.

Si la malheureuse rencontre avait lieu avec un trou noir de masse astéroïdale (un million de fois moins massif que la Lune, mais avec une taille de l’ordre de l’atome d’hydrogène), il ne se désintégrerait pas immédiatement (puisque sa demi-vie serait plus longue que l’âge estimé de l’univers). On n’assisterait pas à une explosion comme la précédente, mais ce petit trou noir commencerait à dévorer progressivement et lentement la matière environnante. Dans ce cas, le scénario final pour notre planète ne serait pas très encourageant.

Et si l’un d’eux frappait la Terre ?

Les chercheurs pensent que les trous noirs primordiaux (de différentes tailles) pourraient être localisés dans des régions galactiques où la concentration de matière noire est particulièrement élevée.

Ainsi, ces objets erreraient dans l’univers (se déplaçant dans des directions et des vitesses différentes) et pourraient interagir avec d’autres étoiles telles que des trous noirs massifs, des étoiles ou des planètes (dont la Terre).

Et qu’arriverait-il à notre planète si l’un d’entre eux visiteurs les petits vont nous frapper ?

Une étude publiée dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society a abordé ce scénario hypothétique d’un trou noir de la taille d’un proton, et basé sur l’hypothèse que 100 % de la matière noire était constituée de trous noirs primordiaux. Concernant la probabilité d’occurrence, rassurons-nous : un impact contre la Terre est attendu tous les 1 milliard d’années.

De plus, étant donné leur vitesse élevée, ces minuscules trous noirs ne seraient pas piégés à l’intérieur de notre planète (ce qui serait fatal, car ils commenceraient à la dévorer lentement de l’intérieur). Au lieu de cela, ils le traverseraient, laissant des cratères d’entrée et de sortie, générant une activité sismique intense. Selon les calculs de ces chercheurs, la quantité d’énergie libérée lors de cette collision serait comparable à celle d’un astéroïde d’un kilomètre de taille.

Comment pourrions-nous les détecter dans l’univers ?

Dans une publication récente a proposé l’interaction possible d’un trou noir de taille atomique et de l’un des objets les plus denses de l’univers : un étoile à neutrons.

L’hypothèse de départ est que l’un de ces trous noirs pourrait rencontrer une ancienne étoile à neutrons (dont la température est très basse et a perdu pratiquement toute sa vitesse de rotation). Selon les calculs, la fréquence de ces rencontres serait de l’ordre de 20 événements par an, même si la plupart seraient difficiles à observer en raison de leur énorme distance et de leur bonne orientation par rapport à la Terre.

Deux scénarios possibles sont envisagés : le premier, lorsque l’étoile à neutrons capture le trou noir primordial. Deuxièmement, lorsque le trou noir de taille atomique s’approche de très loin, il tourne autour de l’étoile à neutrons et s’éloigne à nouveau. C’est ce qu’on appelle le scénario de dispersion.

Selon le type d’événement, un signal caractéristique et unique serait généré (un sursaut gamma ou GRB) qui servirait à identifier les interactions, constituant une preuve indirecte de l’existence de minuscules trous noirs.

Simulation de l’effet d’un trou noir primordial (points blancs) traversant une étoile. Sur l’illustration, vous pouvez voir les ondes vibratoires résultant de l’impact. Crédits : Tim Sandstrom.

une publication de l’Institut Max Planck d’astrophysique a proposé une autre façon de trouver ces minuscules trous noirs. Ils supposent que l’émission excédentaire de certaines étoiles géantes rouges pourrait être due à la présence de mini trous noirs à l’intérieur de celles-ci, se nourrissant de matière stellaire, permettant leur éventuelle localisation.

Implications de l’existence de trous noirs primordiaux

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Bien sûr, ce serait une découverte passionnante, car elle confirmerait l’une des grandes prédictions astrophysiques du XXe siècle : le rayonnement de Hawking et la possible origine primordiale des minuscules trous noirs.

Selon les mots de Stephen Hawking lui-même, « les trous noirs ne sont pas aussi noirs qu’ils sont peints. Ce ne sont pas les prisons éternelles qu’on pensait autrefois. “Des choses peuvent sortir d’un trou noir à la fois à l’extérieur et éventuellement dans un autre univers.”