L'effondrement de «morceaux d'espace-temps» pourrait expliquer la matière noire et le «murmure» de l'Univers
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En astrophysique, il existe ce que l'on appelle des
« murs de domaines ». Ces structures hypothétiques sont d'immenses
«feuilles d'espace-temps» qui séparant différentes régions de
l'univers. Dans une nouvelle étude, il est suggéré que ces éléments
sont apparus et ont disparu juste après le Big Bang et qu'ils
pourraient ainsi être à l'origine des ondes gravitationnelles basse
fréquence, de certains types de trous noirs et même expliquer en
partie la matière noire. Les murs de domaines sont envisagés dans des théories visant à
expliquer certains phénomènes non résolus en astrophysique, comme
l'origine de la gravité et d'autres forces fondamentales. Selon
certains chercheurs, si les murs de domaines avaient persisté dans
l'univers, ils auraient pu constituer une source d'énergie majeure
et influencer l'évolution globale de l'univers. Ils ajoutent que si
c'était le cas, nous devrions pouvoir observer des preuves de leur
existence ou de leurs effets aujourd'hui. Or, aucune preuve directe
ne soutient leur présence. Dans une nouvelle étude publiée sur le serveur de prépublication
arXiv, un groupe de chercheurs dirigé par Ricardo
Ferreira, cosmologiste à l'Université de Coimbra au Portugal,
suggère que les murs domaines se sont formés peu après le Big Bang,
ont grandi rapidement, puis se sont majoritairement détruits en
très peu de temps. Cependant, leur brève existence aurait engendré
des perturbations notables dans l'espace-temps. De plus, selon
l'étude, certains des murs de domaines qui ne se seraient pas
effondrés complètement pourraient s'être transformés en trous
noirs. Ces derniers pourraient être suffisamment nombreux pour
constituer une partie significative de la matière noire. Une invitation à rêver,
prête à être portée. Selon de nombreux chercheurs, le Modèle standard de la physique
des particules (cadre théorique expliquent les interactions des
particules élémentaires à travers les forces fondamentales)
présente des lacunes. De plus, il n'explique pas certains
phénomènes cosmologiques. Pour répondre à ce problème, les physiciens de la nouvelle étude
ont proposé des extensions au modèle standard en y introduisant les
« brisures de symétrie ». Il s'agit d'un processus dans lequel des
conditions uniformes (symétriques) commencent à se différencier à
mesure que l'univers se refroidit et se dilate. La transition peut
mener à la création de structures cosmiques (initialement
uniformes) stables et distinctes. Dans le cadre de l'extension du
Modèle standard, les murs de domaines sont envisagés ici comme des
conséquences de la brisure de symétrie. Ils sont conceptualisés
comme des barrières entre différentes « phases » de l'univers, au
cours de cette transition. Dans cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur une
version de brisure de symétrie théoriquement produite dans les
conditions initiales de l'univers, juste après le Big Bang, où la
température avoisinait les 2000 milliards de degrés Celsius.
L'équipe a utilisé des simulations informatiques pour modéliser et
visualiser l'évolution des murs de domaines sous cette brisure de
symétrie. En s'élevant et en s'effondrant ensuite, ces morceaux
d'espace-temps auraient généré des perturbations dites « ondes
gravitationnelles stochastiques », qui peuvent se propager à
travers l'Univers. Voir aussi Avec le temps et l'expansion continue de l'univers, les ondes
gravitationnelles émises par ces murs de domaines s'étirent à des
longueurs d'onde de plus en plus grandes (et donc à des fréquences
de plus en plus basses). Elles auraient aujourd'hui des fréquences
dans la gamme des nanohertz, correspondant au fond d'ondes gravitationnelles
détecté récemment en exploitant des pulsars millisecondes (des
étoiles à neutrons qui tournent extrêmement
rapidement sur elles-mêmes, jusqu'à plusieurs centaines de
rotations par seconde). Cependant, l'origine exacte de ces ondes
reste un sujet de recherche active. Selon la récente analyse, les murs de domaines qui se sont
formés après le Big Bang ne se sont pas tous effondrés. Certains
auraient survécu grâce à une sorte de « bulle » d'espace-temps,
plus grande que le rayon de l'univers observable à cette époque.
Par suite, à mesure que l'univers s'expandait, ces murs auraient
finalement intégré l'univers observable, dans lequel ils se
seraient manifestés comme des régions où la densité d'énergie était
anormalement élevée. Ces « surdensités », comme l'appellent les
chercheurs, peuvent s'effondrer sous leur propre gravité pour
former des trous noirs. Ces derniers sont qualifiés de
« primordiaux », car ils résulteraient donc des phénomènes survenus
peu après le Big Bang, et non pas de l'effondrement de grandes
étoiles. Les trous noirs primordiaux résultant de ce mécanisme
hypothétique auraient une masse faible (pour des trous noirs), à
savoir seulement quelques fois la masse du Soleil.Brisure de symétrie
Des ondes gravitationnelles
Les murs de domaines à l'origine de certains trous noirs ?
Source : arXiv