Rayons gammas et trous noirs en rebond

Le satellite Fermi est dédié à l’étude des rayons gammas, c’est-à-dire des photons de très haute énergie se propageant dans l’Univers. Il a été lancé en 2008 et fonctionne encore. Il est capable de aniesurer, avec l’instrument LAT, ces rayons gammas à des énergies comprises entre 20 millions de fois et 300 milliards de fois celles de la lumière visible. Il a apporté des résultats importants pour la compréhension des phénomènes violents dans le cosmos : pulsars, quasars, microquasars, sursauts gammas, etc.

Le ciel "gamma" mesuré par Fermi
Le ciel « gamma » mesuré par Fermi

De façon très intéressante, le satellite Fermi a également mis en évidence un « excès » de rayons gammas provenant du centre de notre galaxie, la Voie Lactée. Par excès, on entend le fait qu’il y d’avantage de signal que ce qui est attendu si l’on effectue une modélisation astrophysique des phénomènes connus. A une énergie proche de 1 GeV (un milliard de fois plus que l’énergie de la lumière visible), les mesures montrent davantage de photons observés que ce qui est attendu.

Beaucoup de physiciens se sont engouffrés dans cette brèche afin de suggérer des explications originales. En particulier, il est possible que cette étrange observation soit due à des particules de matière noire s’annihilant. Il convient néanmoins d’être parfaitement clair : une explication astrophysique est la plus probable. En particulier, il est certainement possible d’expliquer ce signal par une population spécifique de pulsars.

Vue d'artiste d'un trou noir en rebond
Vue d’artiste d’un trou noir en rebond

Avec Carlo Rovelli, l’inventeur de la gravitation quantiques à boucles, Francesca Vidotto, de l’Université Radboud aux Pays-Bas et mon doctorant Boris Bolliet, nous avons néanmoins joué le jeu consistant à voir si nos propres études théoriques pouvaient expliquer cette mesure. Depuis quelques temps, nous envisageons en effet que les trous noirs ne soient pas vraiment des trous noirs (voir ici et les articles scientifiques fondateurs). Autrement dit, à cause d’effets de gravitation quantique, la matière qui forme un trou noir finirait par « rebondir » et former un trou blanc. Un trou blanc est en quelques sortes le symétriques temporel d’un trou noir : du second rien ne peut sortir, dans le premier rien ne peut entrer. Bien que le processus rebond soit presque instantané pour la matière elle-même, il peut prendre un temps gigantesque vu de l’extérieur à cause de l’effet relativiste de dilatation du temps.

Mesures réalisées par le satellite Fermi (en rouge) et prédictions du modèle de trous noirs en rebond (en bleu) pour certains paramètres du modèle.

Nous avons montré que des petits trous noirs (dits primordiaux) pourraient expliquer le signal mesuré par Fermi. Et, plus intéressant encore, qu’en observant d’autres galaxies il serait possible de distinguer cette hypothèse (somme toute assez exotique) de modèles plus conventionnels. Notre travail est visible ici.

Tout doucement la gravitation quantique entre dans le champ de la science observationnelle.

Une réflexion sur “ Rayons gammas et trous noirs en rebond ”

  1. Si pour une étoile de Planck, son temps propre est très court: quelques secondes avant le rebond quantique (effondrement de l’étoile ‘E’ , rayon.c2 ? ) plus un temps ‘x’ de courte durée d’après rebond pour que le rayonnement de l’énergie/matière du trou noir soit à nouveau visible (trou blanc) par un observateur extérieur ‘a’ immortel. Alors ‘a’ (qui était présent au moment de la supernova ‘E’), a pu mesurer avant de voir ce trou blanc, une période très longue (plusieurs millions voir plusieurs milliards d’années ?). ‘a’ observe aussi potentiellement pendant toute la durée de ‘vie’ de cette étoile de Planck (supernova-trou noir-trou blanc ), l’engloutissement de grande quantité de matière, voir d’étoiles situées (lors de la création du trou noir ) à des distances bien plus grandes qu’il faut à la lumière pour atteindre l’étoile de Planck durant son temps propre. Les deux référentiels ne sont ils pas paradoxal ou es ce tout simplement un phénomène relativiste que je n ai pas saisie ? Merci de m’avoir lu.

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