Une étude publiée dans Physical Review D examine si un trou noir pourrait se scinder en deux, dans un processus qui serait l’inverse des fusions détectées au moyen des ondes gravitationnelles. Des chercheurs de l’Université du Danemark du Sud affirment que ce scénario pourrait être théoriquement possible dans des conditions particulières, notamment lorsque le trou noir initial tourne à une vitesse proche de sa limite maximale.
La fragmentation proposée n’a pas été observée, et l’étude n’établit pas que les trous noirs se divisent effectivement dans l’Univers. Elle explore plutôt les mécanismes théoriques qui pourraient rendre le processus possible, notamment les effets associés à des dimensions spatiales supplémentaires et à la superradiance.
Un obstacle majeur est l’entropie des trous noirs. Cette grandeur physique est liée à l’aire de l’horizon des événements, la frontière qui entoure un trou noir. Une scission pourrait réduire l’entropie du système, ce qui entrerait apparemment en conflit avec le deuxième principe de la thermodynamique, qui empêche l’entropie de diminuer spontanément.
Les chercheurs ont donc examiné si certaines conditions pouvaient surmonter cette limitation. Leur analyse incluait les trous noirs de Kerr, des modèles théoriques décrivant des objets en rotation. Bien que les calculs d’entropie puissent permettre une division dans certains cas, d’autres exigences physiques pourraient encore l’empêcher. Les trous noirs tournant à une vitesse proche du maximum possible pourraient constituer une exception potentielle.
L’étude examine également l’instabilité de Gregory-Laflamme, associée à des modèles comportant des dimensions spatiales supplémentaires, ainsi que la superradiance, un phénomène pouvant générer des instabilités dans les trous noirs en rotation. D’autres théories de la gravité ont également été étudiées, notamment des modèles dans lesquels les relations entre la masse, l’entropie et l’horizon des événements sont différentes. Dans ces conditions, l’émission de petits fragments pourrait être favorisée.
Francesco Sannino, professeur à l’Université du Danemark du Sud et l’un des responsables de l’étude, a déclaré que les chercheurs ne pouvaient pas encore attribuer une probabilité exacte à la scission d’un trou noir. Il a ajouté que la réponse dépend de la manière dont la gravité se comporte au-delà de la théorie d’Einstein et a suggéré que les petits trous noirs primordiaux pourraient être plus susceptibles de se fragmenter que les trous noirs astrophysiques beaucoup plus grands.
Sources: Olhar Digital.