Au lieu de se transformer en trou noir... une étoile mourante pourrait créer un nouvel univers

SadaNews - Une étoile massive dans ses dernières étapes pourrait éviter son destin traditionnel en tant que trou noir en formant un "petit univers nouveau" à l'intérieur de sa matière effondrée, selon une nouvelle hypothèse théorique qui pourrait ouvrir des perspectives inédites pour comprendre la nature des trous noirs et la fin des étoiles géantes.

Les étoiles massives produisent de la lumière et de la chaleur par des réactions de fusion nucléaire dans leurs noyaux, un processus qui libère d'énormes quantités d'énergie créant une pression qui s'oppose à la force de gravité. Cependant, cet équilibre ne dure pas éternellement, car le carburant nucléaire s'épuise à la fin de la vie de l'étoile, affaiblissant progressivement la pression extérieure due à l'irradiation, permettant à la gravité de la surmonter.

Lorsque cela se produit, l'étoile commence à s'effondrer sous l'effet de sa masse énorme, un effondrement qui, théoriquement, devrait se poursuivre jusqu'à ce que la matière soit comprimée en un point infiniment petit et d'une densité extrême connu sous le nom de "singularité", un état associé à la formation des trous noirs.

Cependant, les trous noirs, bien qu'acceptés largement dans la communauté scientifique, suscitent encore des questions fondamentales auxquelles la physique moderne n'a pas trouvé de réponses définitives, comme le rapporte le site Science Daily. Comment une masse équivalente à des milliards de soleils peut-elle être comprimée en un point infiniment petit ? Comment l'espace-temps peut-il se courber à l'infini à la singularité ?

Les trous noirs présentent également un défi additionnel sous la forme de l'horizon des événements, une frontière que rien — pas même la lumière — ne peut dépasser et revenir, rendant ainsi l'étude de ce qui se passe à l'intérieur presque impossible.

En raison de ces questions en suspens, certains chercheurs se sont tournés vers l'étude d'hypothèses alternatives qui suggèrent que certains objets classés comme des trous noirs pourraient en réalité être un type différent de corps célestes connu sous le nom de "étoiles gravitationnelles".

Les étoiles gravitationnelles ressemblent aux trous noirs par leur masse et leur densité énormes, rendant la distinction entre les deux extrêmement difficile d'un point de vue d'observation. Cependant, elles diffèrent en un point clé, car elles ne contiennent pas de singularité ni d'horizon d'événements. Au lieu de cela, la théorie suppose qu'elles contiennent en leur sein une énergie noire sous leurs couches externes de matière ordinaire.

Cette énergie noire est censée générer une pression dirigée vers l'extérieur qui contraste avec la force de gravité et empêche l'effondrement complet de l'étoile. C'est pourquoi de nombreux physiciens estiment que les étoiles gravitationnelles représentent une alternative théorique attrayante aux trous noirs, car elles évitent de nombreux problèmes conceptuels qui leur sont liés.

Malgré cela, une question fondamentale demeure depuis des décennies : comment les étoiles gravitationnelles peuvent-elles se former au départ ?

Dans une tentative de répondre à cette question, les physiciens théoriques Daniel Gambolski et le professeur Luciano Risola ont présenté ce qu'ils appellent la première solution dynamique des équations de la relativité générale d'Albert Einstein expliquant comment une étoile gravitationnelle peut se former à la suite de l'effondrement d'une étoile massive.

Selon l'étude, l'effondrement stellaire pourrait mener à la naissance d'un univers miniature au sein même de la matière effondrée. Les deux chercheurs notent que cet univers naissant ne différera pas beaucoup des premières étapes de l'univers connu, car il se formera à travers un processus semblable au Big Bang, pendant que l'énergie noire pousse son expansion.

Avec l'expansion de cet univers intérieur, une force de pression dirigée vers l'extérieur apparaît pour résister à la gravité qui pousse la matière vers l'intérieur. Cette pression opposée peut mettre un terme à l'effondrement avant d'atteindre le stade de formation du trou noir.

Cela engendre un équilibre stable entre la matière stellaire effondrée et l'univers intérieur en expansion, un équilibre qui mène, selon le nouveau modèle, à la formation de l'étoile gravitationnelle.

Une question discutée par les scientifiques pendant 25 ans

Les deux chercheurs affirment que cette solution offre la première explication intégrée à une question que les scientifiques débattent depuis environ 25 ans sur la manière dont les étoiles gravitationnelles peuvent naître de l'effondrement de matière ordinaire.

Daniel Gambolski, qui a développé ce modèle lors de la préparation de sa thèse de maîtrise sous la direction de Luciano Risola, a déclaré : "Le Big Bang de l'univers naissant pourrait se produire juste au moment où l'étoile s'effondre presque au point de se transformer en trou noir".

Il a ajouté que le comportement de la matière à ces densités énormes n'est pas encore totalement compris, ce qui ouvre la voie à la découverte de nouveaux phénomènes physiques. Il a expliqué en disant : "Il est plus facile d'imaginer que le Big Bang ne se produit qu'à un stade très avancé, lorsque la matière a déjà été comprimée à un niveau extrême, ce qui pourrait entraîner l'émergence de nouveaux effets physiques".

Pour sa part, Risola, professeur de physique astrophysique théorique à l'Université Goethe, a souligné que l'étude d'alternatives théoriques ne remet pas en question l'existence des trous noirs, affirmant qu'ils représentent toujours l'explication la plus simple et la plus naturelle du destin de l'effondrement gravitationnel des étoiles massives.

Il a ajouté qu'il est essentiel de maintenir une approche scientifique ouverte sur les problèmes qui n'ont pas encore été résolus, en explorant à la fois les explications traditionnelles et les hypothèses non conventionnelles, soulignant que l'histoire des sciences démontre à plusieurs reprises que certaines idées qui semblaient étranges au début se sont ultérieurement transformées en théories largement acceptées.