L’examen de données couvrant neuf milliards d’années a permis la mise en évidence de la première preuve observationnelle de la présence de noyaux d’énergie noire à l’intérieur des trous noirs. Une force mystérieuse à l’origine de l’expansion accélérée de l’Univers.
Une mystérieuse force cosmique
L’existence de l’énergie noire a été proposée pour la première fois dans les années 1990, lorsque l’étude d’étoiles lointaines a révélé une accélération de l’expansion de l’Univers. Ce phénomène étrange, étant donné que la gravité devrait normalement la ralentir, a conduit les scientifiques à postuler qu’il existait une mystérieuse force agissant contre cette dernière. Cependant, sa nature précise et ses origines restaient obscures.
Dans le cadre de travaux publiés dans les revues The Astrophysical Journal et The Astrophysical Journal Letters, une équipe de scientifiques dirigée par l’université d’Hawaï a relié pour la première fois l’énergie noire à l’évolution des trous noirs sur de longues périodes de temps, suggérant qu’au lieu d’être répartie à travers l’espace-temps, celle-ci se forme (et reste) à l’intérieur de ces monstres cosmiques à mesure qu’ils s’étendent.
« Nous disons en réalité deux choses : qu’il existe des preuves que les solutions typiques des trous noirs ne fonctionnent pas sur une très longue échelle de temps, et que nous avons la première proposition de preuve de source astrophysique pour l’énergie noire », explique Duncan Farrah, auteur principal de la nouvelle étude. « Il s’agit du premier article observationnel dans lequel nous n’ajoutons rien de nouveau à l’Univers comme source d’énergie noire : les trous noirs dans la théorie de la gravité d’Einstein sont l’énergie noire. »
Des différences frappantes
Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont comparé les masses des trous noirs dans les jeunes galaxies abritant des étoiles en formation, avec les masses des trous noirs dans les vieilles galaxies dites « dormantes », où plus aucun nouvel astre n’apparait. Il s’est avéré que les monstres cosmiques dans les galaxies dormantes étaient entre sept et vingt fois plus grands que prévu, suggérant que l’expansion de l’Univers contribue à leur croissance.
« On pourrait comparer un trou noir couplé à un élastique, étiré en même temps que l’Univers au fur et à mesure de son expansion », illustre Kevin Croker, co-auteur de l’étude. « Lorsqu’il s’étire, son énergie augmente. E = mc² d’Einstein vous dit que la masse et l’énergie sont proportionnelles, donc la masse du trou noir augmente également. »
« L’aspect clef de ce travail est qu’il reprend les théories sur les trous noirs avec des noyaux d’énergie noire et les relie pour la première fois à des observations tangibles de l’Univers », explique Chris Pearson, également co-auteur de l’étude. « Si la théorie tient, alors cela révolutionnera l’ensemble de la cosmologie, car nous avons enfin une solution pour l’origine de l’énergie noire, qui a laissé perplexes de nombreux cosmologistes et physiciens théoriciens depuis plus de 20 ans. »
