Trous noirs primordiaux

[rserva]

Bonjour,

Je lis actuellement un bouquin de vulgarisation sur les trous noirs et il est dit ceci :

"La masse de ces trous noirs primordiaux aurait très vite augmenté avec le temps. Ainsi, 10^-43 secondes après le Big Bang, elle est de 10^-5g, mais seulement une seconde après l'explosion, elle a déjà atteint 10^5 masses solaires !"

Et un peu après :

"[...] si bien que pour les trous noirs ayant une masse de 10^-5g, cette durée de vie serait de 10^-30 ans. Autrement dit, ils s'évaporent presque instantanément."

Du coup, je me demande comment les trous noirs primordiaux ont pu "survivre" sur le long terme si leur masse était de 10^-5g au départ. Est-ce que la zone était si dense que beaucoup de matière a pénétré dedans avant que l'évaporation totale n'ait lieu?

Merci d'avance !
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[Lansberg]

Bonsoir,

S'il est vrai qu'il s'est formé des trous noirs primordiaux de 10^5 masses solaires dès la première seconde, ces derniers ne se sont pas encore évaporés. De mémoire (à vérifier), ceux qui seraient en mesure de s'évaporer à l'heure actuelle ont une masse de l'ordre de 10^18 ou 10^19 kg.

[rserva]

Merci de votre réponse,

Mais le propos du livre sous-entendait que tous avait une masse faible (avant de grossir très rapidement) telle que (le livre évoque une masse comparable un peu plus tard) qu'ils devraient s'évaporaient presque instantanément. N'est-ce pas problématique? (Ma phrase est assez confuse^^)

[Lansberg]

Les trous noirs primordiaux de très faible masse se sont évaporés très rapidement. Il n'y en a plus aujourd'hui. L'univers primordial a pu cependant créer des trous noirs de masses très diverses (et pas uniquement de 10^-5 g) dont certains pourraient encore exister aujourd'hui.
Ceux qui sont susceptibles de s'évaporer aujourd'hui ont une masse de l'ordre de 10^12 kg (et non 10^18 comme je l'indiquais auparavant).

[A voir en vidéo sur Futura]

[papy-alain]

Je me posais justement la question de savoir si les trous noirs primordiaux ont réellement eu le temps de s'évaporer.
Deux raisons à ce questionnement :
1) La température de l'univers, à cette époque, était beaucoup plus importante qu'aujourd'hui. Il faut vraiment un TN minuscule pour qu'il puisse s'évaporer si la température est de plusieurs milliers de K.
2) La densité de matière étant beaucoup plus élevée, l'augmentation de masse devait être fréquente et rapide.
Ces deux facteurs me font penser que la majorité d'entre eux existent toujours aujourd'hui.
Qu'en pensez vous ?

[Lansberg]

Bonjour,

1) Les trous noirs primordiaux peuvent en théorie avoir des tailles de l'ordre de celle du noyau d'un atome ou d'un nucléon. Ils se sont évaporés rapidement.
2) La formation des trous noirs primordiaux n'a pu se faire que pendant une courte durée au cours de la première seconde. Cela restreint la masse maximale de tels trous noirs. On peut lire ici ou là que l'ordre de grandeur serait de quelques dizaines de masses solaires. La fusion des deux trous noirs dont on a enregistré les ondes gravitationnelles il y a un an, pourrait correspondre à la rencontre de deux trous noirs primordiaux (hypothèse soutenue par plusieurs astrophysiciens de renom !).
Quant à leur nombre à l'heure actuelle dans l'univers, il n'y a pas de réponse claire.

[papy-alain]

Quant à leur nombre à l'heure actuelle dans l'univers, il n'y a pas de réponse claire.

Cela signifie donc qu'ils pourraient représenter une alternative à la matière non baryonique ?

[illusionoflogic]

Bonjour Lansberg !

Quant à leur nombre à l'heure actuelle dans l'univers, il n'y a pas de réponse claire.

Il y a un zone d'ombre qui plane sur ce mystère ... si je ne me trompe pas, il devrait y avoir des µTNs formés d'antimatière, non ? Car on est en plein dans la période d'annihilation matière/anti, et donc avec le petit zeste supplémentaire de matière baryonique (que l'on connait aujourd'hui), pourtant d'après le rayonnement de Hawking, il semblerait (et je ne vois rien qui l'empêcherait a priori ?) que des µTNs de matière pourrait s'annihiler avec des µTNs d'antimatière lors d'une fusion (pourquoi pas ?), et donc ça me semble difficile d'afficher que ces "astres" puissent former une partie non négligeable de la masse noire (sauf mécanisme empêchant cette annihilation ... pourtant l'antimatière sur l'horizon semble être de même nature que des particules d'énergie négative qui "ferait" maigrir les TNs par rayonnement Hawking ... avec absorption rapide & annihilation (en raison de la charge électrique opposée de la matière et de l'anti, qui donc doivent se rapprocher facilement pour des particules "simples", ce qui semble être le cas, puisque les TNs "réels" sont normalement des TNs de Kerr, donc non chargés mais avec un moment cinétique, et donc devenant du rayonnement EM tout simplement)).

Voilà pourquoi j'ai tendance à minimiser ces reliquats de µTNs, puisqu'ils ne devraient pas tenir, dans a durée, à cette période àmha !

Où est mon erreur ?

++

[Lansberg]

C'est une hypothèse justement remise sur le devant de la scène avec la découverte des ondes gravitationnelles. On attend beaucoup des futures observations de LIGO pour en savoir plus sur l'existence des trous noirs primordiaux et de leur nombre et s'ils pourraient représenter une part significative de la matière noire.

[Andrei2010]

"une seconde après l'explosion"

Ah bon, le Big Bang est une explosion ? Décidément, ce n'en est pas de la bonne (vulgarisation) !
Il n'y a eu aucune déflagration, mais une décompression brutale accompagnée d'un refroidissement tout aussi brutal.

[rserva]

Merci de vos réponses !

En effet, il y a pas mal d'approximations et, d'ailleurs, de fautes d'orthographe et d'inattention. Par exemple, à un moment, j'ai pu lire que l'âge de la voie lactée était approximativement de 130 milliards d'années (un zéro en trop...). Nous vivons malheureusement (il me semble) dans une société de l'à peu près. Étant donné que je n'en suis qu'au début, ces fautes sont assez proches dans le texte, il est hallucinant que les [nombreuses] relectures ne les aient pas mis au jours.

Il s'agit de la collection "voyage dans le cosmos" qui a fait appel à Hubert Reeves pour faire vendre (il fait la préface mais en a probablement lu aucun étant donné qu'il y a 70 bouquins).

Bref, le livre est néanmoins très intéressant et la mise en page et les illustrations sont très soignées. Notons que c'est issu de bouquins espagnols qui ont été traduits. Jean-Pierre Luminet ayant participé au projet pour les relectures scientifiques.

J'espère l'avoir présenté de façon assez objective pour ceux qui seraient tentés de les lire. ^^