Une étude théorique suggère qu'une rotation extrême pourrait permettre aux trous noirs de se diviser

Une étude théorique suggère que les trous noirs tournant à des vitesses extrêmes pourraient se diviser en deux, selon une recherche publiée dans Physical Review D intitulée « Quand les trous noirs admettent des topologies en forme de pantalon ».

Obstacles thermodynamiques

Les trous noirs sont généralement supposés fusionner lorsqu'ils entrent en collision, plutôt que de se diviser. Un obstacle principal à la division d'un trou noir est la thermodynamique, en particulier le concept d'entropie, qui décrit le nombre d'arrangements microscopiques qu'un système peut avoir tout en apparaissant inchangé de l'extérieur.

Pour un trou noir non rotatif, la division en deux trous noirs plus petits réduirait l'entropie totale, un processus thermodynamiquement défavorable. Cependant, les chercheurs ont constaté que cette situation pourrait changer lorsqu'un trou noir tourne à une vitesse exceptionnellement élevée.

Conditions de division

Les calculs de l'équipe de recherche suggèrent qu'une rotation rapide pourrait créer une ouverture étroite dans les règles physiques qui empêchent normalement les trous noirs de se diviser. Francesco Sannino, co-auteur de l'étude et professeur de physique à l'Université de Naples Federico II et au Centre de théorie des champs quantiques de l'Université du Danemark du Sud, a noté que même si une division se produit, les deux objets résultants doivent pouvoir s'éloigner.

« Mais les deux trous noirs résultants doivent également pouvoir s'éloigner plutôt que de retomber immédiatement ensemble. Lorsque nous incluons cette exigence, la fenêtre se referme largement à nouveau, sauf peut-être pour les trous noirs tournant à une vitesse proche de leur taux maximum possible », dit Sannino.

Le titre de l'étude fait référence à la forme de « topologie en forme de pantalon » que l'horizon d'un trou noir tracerait dans l'espace et le temps si une division se produisait, ressemblant à une section supérieure se divisant en deux « jambes ».

Dimensions supplémentaires et détection

Les chercheurs ont également examiné des scénarios impliquant des théories selon lesquelles l'espace possède des dimensions supplémentaires. Dans certains modèles théoriques, des objets semblables à des trous noirs peuvent devenir instables et se fragmenter. Dans certains cas, la division pourrait devenir thermodynamiquement favorable, en particulier si un trou noir résultant est beaucoup plus petit que l'autre.

Bien qu'aucune division de trou noir n'ait été confirmée, les chercheurs suggèrent qu'il peut y avoir des moyens de détecter de tels événements indirectement. Sannino a déclaré : « Nous nous attendons à ce que les petits trous noirs primordiaux soient plus enclins à se diviser que les beaucoup plus grands trous noirs astrophysiques. Nous pourrions détecter une division indirectement : des télescopes à rayons gamma tels que Fermi-LAT peuvent chercher des signaux provenant de fragments de trous noirs minuscules qui pourraient se former lors de fusions. »

Sources (en anglais)

• sciencedaily.com: Scientists just found a loophole that could let black holes split in two | ScienceDaily
• geekspin.co: Scientists find loophole that lets black holes split apart - GEEKSPIN

Traduction réalisée par IA de l’article original en anglais, vérifiée automatiquement pour dire la même chose que l’original. Les sources ont été vérifiées en anglais.