Les trous noirs pourraient être à l’origine de l’expansion de l’Univers, suggère une étude

L’hypothèse selon laquelle les trous noirs seraient à l’origine de l’énergie noire, cette mystérieuse force propulsant l’expansion accélérée de l’Univers, anime depuis longtemps les débats au sein de la communauté scientifique. Récemment, une étude a apporté des éléments de preuve reliant cette énergie énigmatique aux trous noirs. En effet, les découvertes récentes montrent que la densité constante de l’énergie noire est en corrélation avec la masse des trous noirs. Selon les chercheurs impliqués dans l’étude, cette hypothèse pourrait non seulement éclairer les origines de l’énergie noire, mais également résoudre la bien connue « tension de Hubble », une divergence persistante dans la mesure de l’expansion de l’univers.

L’énergie noire, véritable énigme cosmologique, représente près de 70 % du cosmos. Probablement apparue il y a environ 13,8 milliards d’années, peu après le Big Bang, elle semble stimuler l’expansion de l’Univers en s’y répandant à travers. Cependant, malgré son rôle fondamental dans la formation de l’univers, son origine exacte demeure incertaine. Ces dernières années, les astronomes ont tenté de modéliser cette énergie pour mieux la comprendre. Une hypothèse novatrice a notamment été évoquée par certains : l’énergie noire pourrait émaner du cœur des trous noirs, plutôt que de se diffuser uniformément dans l’espace.

Dans le cadre d’une étude menée en 2023, Gregory Tarlé, professeur de physique à l’Université du Michigan, accompagné de 16 chercheurs de l’Université d’Hawaï et d’autres institutions internationales, a exploré cette hypothèse. Leur travail s’est concentré sur le phénomène de couplage cosmologique, une notion de la théorie de la gravité d’Einstein. Les chercheurs ont étudié des trous noirs supermassifs situés au cœur de galaxies anciennes et ont découvert que ces derniers acquièrent de la masse sur des milliards d’années. Cette croissance semble indiquer un couplage cosmologique, suggérant que ces trous noirs contiennent de l’énergie « vide ».

Dans une étude plus récente, des chercheurs de cinq institutions, parmi lesquels figure à nouveau Tarlé, ont renforcé l’idée d’un lien entre la croissance des trous noirs et la densité de l’énergie noire. Tarlé, co-auteur de l’étude, a déclaré dans un communiqué : « Si vous vous demandez où, dans l’univers actuel, nous observons une gravité aussi intense qu’au début de l’univers, la réponse se trouve au centre des trous noirs ». Il suggère qu’à l’instar d’un Big Bang inversé, lorsqu’une étoile s’effondre pour devenir un trou noir, une partie de l’énergie pourrait être transformée en énergie noire.

Kevin Croker, astrophysicien à l’Université d’État de l’Arizona et auteur principal de la nouvelle étude, explique : « Si les trous noirs contiennent de l’énergie noire, ils peuvent se coupler et croître avec l’expansion de l’univers, accélérant ainsi sa croissance ». « Nous ne pouvons pas expliquer en détail comment cela se produit, mais nous observons des indices clairs de ce phénomène », ajoute-t-il.

Vers des éléments de preuve tangibles ?

Dans cette nouvelle étude, publiée dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, les chercheurs ont utilisé le spectroscope de l’énergie noire (DESI), un instrument situé en Arizona, conçu pour mesurer la position des galaxies avec une précision exceptionnelle, permettant aux scientifiques d’étudier la vitesse d’expansion de l’univers à travers le temps. En comparant les données sur la densité de l’énergie noire avec la croissance des trous noirs, les chercheurs ont mis en évidence une corrélation entre ces deux phénomènes.

« Les deux phénomènes sont alignés… à mesure que de nouveaux trous noirs se forment suite à la mort d’étoiles massives, la quantité d’énergie noire dans l’univers augmente de manière cohérente. Cela rend plus plausible l’hypothèse selon laquelle les trous noirs sont la source de l’énergie noire », explique Duncan Farrah de l’Université de Hawaï, co-auteur de l’étude.

Bien que ces résultats soient prometteurs, d’autres observations sont nécessaires pour établir définitivement le lien entre les trous noirs et l’énergie noire. Si cette connexion est confirmée, elle pourrait résoudre la « tension de Hubble », un problème de longue date pour les astronomes. « Fondamentalement, la question de savoir si les trous noirs sont de l’énergie noire, couplée à l’univers qu’ils habitent, a cessé d’être une simple question théorique. Il s’agit désormais d’une question expérimentale », conclut Tarlé.

Source : Journal of Cosmology and Astroparticle Physics