Au début des années 1930, l’astrophysicien indien Subrahmanyan Chandrasekhar a à peine 20 ans lorsqu’il cherche à savoir ce qu’il advient d’une étoile dont le carburant nucléaire est épuisé, de sorte qu’il n’existe plus la pression de la lumière produite par ses réactions thermonucléaires dans son cœur pour s’opposer à la pression gravitationnelle de la matière de l’étoile.
Ses calculs sont formels : les électrons des atomes, précédemment ionisés par la température de l’étoile, se déplacent alors si rapidement qu’il faut tenir compte de la théorie de la relativité restreinte, en plus des effets quantiques dans le plasma très dense au cœur de l’étoile. Il apparaît alors une limite de masse au-delà de laquelle une étoile doit s’effondrer complètement pour donner un point de densité infini rassemblant toute la matière de l’étoile.
On sait depuis les années 1930 qu’il existe une masse limite pour les étoiles ayant épuisé leur carburant thermonucléaire. La masse de Chandrasekhar pour les naines blanches apparaît comme plus élevée que prévu si l’on tient compte d’un fort champ magnétique. Les supernovae SN Ia utilisées pour découvrir l’expansion accélérée de l’univers pourraient donc avoir une luminosité intrinsèque plus variable qu’on le pensait…. Lire la suite
La réaction du plus grand astrophysicien anglais de l’époque, Arthur Eddington, est immédiate lors qu’un colloque : « Je pense qu’il doit exister une loi de la nature qui empêche une étoile de se comporter de façon aussi absurde ! »
Des bulles d’énergie noire, mais sans horizon des événements
C’est ce que vont penser plusieurs chercheurs par la suite, en particulier parce que l’astre final prédit par Chandrasekhar se révélera être un trou noir.
Ils vont donc chercher divers modèles possibles pour démontrer que l’effondrement gravitationnel d’une étoile ne doit pas donner une région de densité infinie avec une singularité de l’espace-temps et également stopper cet effondrement pour ne pas donner ce qui définit en fait un trou noir : une surface fermée, un horizon des événements en dessous duquel il faudrait pouvoir dépasser la vitesse de la lumière pour échapper à la région entourée par cette surface.
Nous avons bien progressé en ce qui concerne les observations et la théorie des trous noirs supermassifs au cœur des galaxies. Mais celui de notre Voie lactée déroutait les astrophysiciens depuis presque 50 ans en ce qui concerne une énigme avec des vents de matière. L’énigme semble résolue maintenant…. Lire la suite
Au début des années 2000, deux physiciens états-uniens, Emil Mottola, du Los Alamos National Laboratory, et Pawel Mazur, de l’université de Caroline du Sud, ont dans ce but proposé et développé le concept de gravastar pour gravitational vacuum star (« étoile de vide gravitationnel »).
D’après leurs calculs, quand une étoile s’effondre avec sa densité qui augmente, l’énergie du vide dont on pense qu’elle se manifeste d’une façon ou d’une autre sous la forme de l’énergie noire, qui semble accélérer l’expansion de l’Univers depuis environ 5/7 milliards d’années, finirait d’une façon ou d’une autre là aussi par exercer une pression qui stoppe la contraction.
Le résultat final est une bulle de matière dominée par la pression du vide avec une coquille dans laquelle se formerait un condensat de Bose-Einstein, analogue à celui des superfluides, mais conférant à la coquille une résistance formidable. La surface de cette coquille étant un peu au-delà de la surface de l’horizon des événements que donnerait un trou noir, une gravastar – en plus de ne pas avoir de singularité centrale de l’espace-temps – ne serait donc pas un trou noir, mais un astre presque aussi dense.
Une vue de l’IA d’un Big Bang créateur d’univers dans un trou noir d’un autre univers. © ChatGPT
Des univers qui bourgeonnent
Aujourd’hui, comme ils l’expliquent dans un article sur arXiv, Daniel Jampolski et Luciano Rezzolla sont allés un peu plus loin en décrivant par des équations, non plus une gravastar déjà existante, mais sa formation par effondrement de l’étoile génitrice.
Surprise, l’intérieur de l’espace-temps de la gravastar en cours de formation ressemble à celui d’un univers en expansion depuis un Big Bang. Faut-il en conclure qu’un autre univers peut en quelque sorte se former par bourgeonnement à partir du nôtre chaque fois qu’une étoile semble donner un trou noir, et que même notre Univers est né ainsi dans un multivers parallèle ?
Difficile à dire, d’autant plus que les gravastars ne sont en général pas prises au sérieux par la communauté scientifique. Signalons toutefois que, depuis bien des décennies, il existe des théories similaires dans lesquelles la formation d’un trou noir donne un nouvel univers. C’est ce que l’on peut voir dans un article que l’on doit notamment à Thibault Damour et Gabrielle Veneziano.
Source:
www.futura-sciences.com
