Une nouvelle théorie physique suggère que les trous noirs sont la clé des cycles d’expansion et de contraction de l’univers

L’univers est en expansion. Personne ayant une expérience en astronomie ou en physique n’est en désaccord avec ce fait.

De même, personne ne conteste vraiment qu’à un moment donné, des milliards d’années dans le futur, l’univers s’étendra tres loin– À court d’énergie pour une expansion supplémentaire. À ce stade, quelque chose doit changer. C’est là que la polémique commence.

Il y a de nouvelles rides dans cet argument cosmologique, et c’est confus. selon Nouvelle étude D’après les cosmologues Daniela Pérez et Gustavo Romero, tous deux de l’Institut argentin des rayons X, l’univers s’est agrandi et contracté à plusieurs reprises, et les grands trous noirs sont parmi les seules choses qui ont survécu à ces cycles sans fin de destruction et de renouvellement. Ces cycles font partie de ce que les cosmologistes appellent un « rebond cosmique » potentiel.

Le modèle mathématique d’un trou noir théorique est la pierre angulaire de l’étude évaluée par des pairs de Perez et Romero, qui a été publiée le mois dernier dans la revue scientifique. examen physique d.

« Notre résultat principal est que la solution représente un trou noir dynamique présent à toutes les périodes du modèle de régression cosmologique », ont-ils écrit.

En d’autres termes, le trou noir de Perez et Romero a survécu même si tout ce qui l’entourait a été anéanti alors que l’univers s’effondrait sur le chemin d’une récupération finale.

C’est une découverte irrésistible. Leandros Perivolaropoulos, un physicien de l’Université d’Ioannina en Grèce qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré au Daily Beast que la question du rôle d’un trou noir dans l’univers rebondissant est « clairement intéressante » et « cet article peut être considéré comme une première tentative pour y remédier. » .

Mais attention : il y a beaucoup d’hypothèses dans l’argument de Perez et Romero. Il est possible qu’au moment où l’univers passe de la contraction à l’expansion, toutes les règles qui guident notre compréhension de la physique disparaissent. Peut-être essayons-nous de comprendre l’insondable.

« La relativité générale elle-même se décompose à la fois dans la singularité du trou noir et dans la singularité du rebond », a déclaré Perivolaropoulos. « Donc, toute conclusion basée sur cela ne peut être prise au sérieux. »

En d’autres termes, au moment où l’univers s’effondre à sa plus petite taille juste avant le rebond, la gravité cessera de fonctionner normalement. C’est ce que nous entendons par singularité : une exception aux lois de la physique. Nous n’avons aucune idée de la façon dont un trou noir se comportera lorsque les règles ne sont pas en place.

Perivolaropoulos a ajouté que les méthodes de Perez et Romero « ont un grand potentiel d’amélioration, c’est un euphémisme ».

Pour être clair, l’idée de base selon laquelle l’univers se dilate et se contracte à plusieurs reprises n’est pas nouvelle. La régression cosmique est l’une des principales théories parmi les cosmologistes qui étudient l’origine et le destin de l’univers.

En fait, au moins une équipe de scientifiques pense que notre univers vieux de 13,7 milliards d’années est à la fin de sa dernière phase d’expansion, et Vous pouvez recommencer à contracter Dans une centaine de millions d’années, il est en route pour un nouveau bond en quelques milliards ou dizaines de milliards d’années.

Les théories alternatives sur la façon dont l’univers pourrait se terminer incluent le ralentissement et le gel de l’univers, l’effondrement sur lui-même ou la rotation en d’innombrables univers de poche fragmentés. Parmi toutes les options, il est clair pourquoi le rebond cosmique attire autant l’attention. C’est une belle façon d’expliquer certaines des choses étranges que nous voyons autour de nous dans l’espace.

Premièrement, cela pourrait aider à expliquer pourquoi il y a des morceaux de choses aussi étranges et dispersés dans un univers qui est pour la plupart uniformément vide. Galaxies. étoiles. planètes. Personnes. Les irrégularités dans l’espace sont un sous-produit de l’expansion et de la contraction infinies.

Le rebond pourrait également avoir un sens pour les plus grands trous noirs. Plus précisément, la variété « énorme » qui est des milliards de fois plus grande que notre soleil et qui exerce une force gravitationnelle si forte sur l’espace qui les entoure que même la lumière ne peut s’en échapper.

Jusqu’à présent, nous avons détecté deux de ces trous noirs massifs à l’aide d’un nouvel ensemble mondial de radiotélescopes appelé télescope horizon des événements. on a observé Au centre de notre galaxie, la Voie Lactée. était l’autre Repéré au coeur de Messier 87Une galaxie à 54 millions d’années-lumière.

Un trou noir contient la chose la plus proche d’une singularité – une exception aux règles acceptées de la physique – que nous pouvons observer directement avec nos télescopes. Au cœur d’un trou noir sombre incroyablement dense, notre compréhension de l’univers s’effrite. Comme l’a dit Perivolaropoulos.

Il y a quelque chose de si spécial dans quelque chose d’aussi grand et intense. C’est quelque chose de spécial qui pourrait aider les plus grands trous noirs à survivre chaque fois que l’univers rebondit et que tout le reste est compressé en une sorte de pâte molle de matière et d’énergie.

Leur survie peut être la clé. Peut-être, juste peut-être, ce n’est pas par hasard que les trous noirs perdurent, et conservent leur étrangeté unique, quand tout autour d’eux se réduit à l’homogénéité. Les trous noirs peuvent être l’une des raisons pour lesquelles l’univers peut rebondir en arrière Après, il se contracte une fois tous les 30 milliards d’années environ.

Selon Perez et Romero, il y a des raisons de croire que les grands trous noirs, encore intacts après le rebond cosmique, aident l’univers à se reconstruire en renvoyant de la matière dans l’espace et en mélangeant la matière nouvellement en expansion avec son énergie.

« Si les trous noirs traversent le rebond, ils peuvent provoquer des perturbations qui conduiraient à la formation de structures et à la formation précoce d’une galaxie en expansion », ont-ils écrit. Les trous noirs peuvent agir comme des moteurs de création ou de reconfiguration, si vous voulez – aidant à former des galaxies, des étoiles et des planètes en une galaxie rebondissante.

C’est une idée séduisante. Surtout à la lumière d’une autre théorie qui a gagné en crédibilité (en parallèle avec l’idée de rebond cosmique) selon laquelle il existe des trous noirs supermassifs au centre de chaque galaxie. Nous ne les avons pas encore tous trouvés.

Pour être juste, Perez et Romero ne sont pas les premiers cosmologistes à explorer la relation entre l’univers rebondissant et les trous noirs supermassifs. Bernard Carr et Timothy Clifton de l’Université Queen Mary de Londres, ainsi qu’Alan Cooley de l’Université Dalhousie au Canada, Il a été écrit sur Les trous noirs ont survécu au rebond cosmique depuis des années maintenant. « Les calculs que nous avons effectués suggèrent que c’est possible », a déclaré Cooley au Daily Beast.

La différence est que, dans le modèle de Cooley et ses collègues, les trous noirs sont intégrés dans la structure environnante d’un univers en contraction plutôt que contenus à l’intérieur. Cela permettrait aux trous noirs de résister plus facilement même lorsque les choses à l’intérieur de la structure de l’univers s’effondrent sur elles-mêmes.

Dans la pensée de Perez et Romero, les trous noirs sont comme ça à l’intérieur la structure. « Ils envisagent un modèle légèrement différent », a déclaré Cooley. Dans ce concept d’un univers rebondissant, les trous noirs sont plus puissants que quiconque ne l’avait imaginé auparavant – et peut-être même plus importants pour la nouvelle expansion de l’univers.

S’il y a un danger dans le coin de la cosmologie que Perez et Romero partagent avec Cooley et co., les données concrètes sur les univers rebondissants et portant des trous noirs supermassifs sont assez faibles. Nos sondes spatiales sont rares et espacées. Nous ne pouvons voir jusqu’à présent qu’avec de vieux télescopes.

Pour obtenir un meilleur traitement du rebond cosmique potentiel assisté par les trous noirs, nous devons trouver plus de trous noirs. Surtout les gros au centre des galaxies. Nous avons également besoin de meilleures mesures du rayonnement de fond de l’univers. Une lecture précise du rayonnement peut indiquer des cycles d’expansion et de contraction.

La bonne nouvelle est que ces observations pourraient bientôt être possibles. le nouveau BICEP . tableau, un groupe de quatre radiotélescopes en construction au pôle Sud, pourrait nous donner de bonnes lectures de rayonnement à partir des prochaines années. Et nous pouvons nous attendre à plus d’images (et même à quelques films) de grands trous noirs du télescope Event Horizon.

Si des cosmologistes comme Perez, Romero et Cooley commencent à trouver des trous noirs partout, tout en enregistrant les modèles de rayonnement révélateurs de l’univers rebondissant, nous devrons peut-être commencer à faire la paix avec l’idée que tout ce que nous pouvons voir et imaginer est beaucoup moins unique que nous pensions auparavant.

En fait, nous vivons peut-être dans la troisième, la cent ou la millième version de l’univers après des rebonds répétés, chacun alimenté en partie par des trous noirs toujours plus grands.