Une étude théorique suggère que les trous noirs en rotation rapide pourraient se diviser

Une nouvelle étude théorique suggère que les trous noirs en rotation à des vitesses extrêmes pourraient se diviser en deux, un phénomène qui défierait la compréhension scientifique actuelle du comportement des trous noirs.

Obstacles thermodynamiques

Les trous noirs sont généralement attendus pour fusionner plutôt que de se diviser. Selon les chercheurs, un obstacle principal à la division 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, rendant le processus « thermodynamiquement défavorable », selon l'Université du Danemark du Sud.

Le rôle de la rotation extrême

La recherche, publiée dans Physical Review D sous le titre « When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies », suggère que la rotation rapide pourrait créer une faille dans ces règles physiques. Les calculs de l'équipe indiquent qu'un trou noir en rotation suffisamment rapide pourrait potentiellement surmonter les restrictions thermodynamiques habituelles.

Cependant, Francesco Sannino, co-auteur de l'étude et professeur de physique à l'Université Federico II de Naples et à l'Université du Danemark du Sud, a noté une contrainte importante concernant les objets résultants. « Mais les deux trous noirs résultants doivent également être capables de s'éloigner plutôt que de retomber ensemble immédiatement. Lorsque nous incluons cette exigence, la fenêtre se referme largement à nouveau, sauf peut-être pour les trous noirs en rotation proche de leur taux de rotation maximum possible », a déclaré Sannino.

Dimensions supplémentaires et détection

Les chercheurs ont également examiné des scénarios impliquant des théories de dimensions supplémentaires au-delà des trois vécues dans la vie quotidienne. Dans certains modèles théoriques impliquant des dimensions supplémentaires, des objets semblables à des trous noirs peuvent devenir instables et se fragmenter. Dans ces 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 scientifiques suggèrent qu'il peut y avoir des moyens de trouver des preuves indirectes. Sannino a déclaré : « Nous pourrions détecter une division indirectement : des télescopes à rayons gamma tels que Fermi-LAT peuvent rechercher des signaux provenant de fragments de trous noirs minuscules qui pourraient se former lors de fusions. »

Pourquoi cela importe

Déterminer si les trous noirs peuvent se diviser dépend de la manière dont la gravité se comporte au-delà de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Les chercheurs ont noté que les petits trous noirs primordiaux pourraient être plus enclins à la division que les trous noirs astrophysiques plus grands.

Sources (en anglais)

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

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.