L'Univers pourrait-il être né à l'intérieur d'un trou noir ? Cette question, posée par une équipe de scientifiques, remet en cause la théorie du Big Bang. Leur proposition suggère que notre Univers aurait pu se former dans les entrailles d'un trou noir géant appartenant à un univers parent bien plus vaste encore.
La théorie du Big Bang, bien qu'ayant expliqué de nombreux phénomènes cosmologiques, laisse des questions sans réponse. Parmi elles, la nature de l'énergie noire et de la matière noire, ou encore l'incompatibilité entre la relativité générale et la mécanique quantique. Ces énigmes poussent les chercheurs à explorer des alternatives, comme l'idée d'un Univers issu d'un trou noir.
L'étude se base sur une solution analytique décrivant comment un effondrement gravitationnel pourrait éviter de former une singularité. Au lieu de cela, la matière rebondirait, initiant une expansion similaire à celle du Big Bang. Ce scénario, s'appuyant uniquement sur les lois physiques connues, évite d'introduire des particules ou forces spéculatives.
Les chercheurs évoquent également l'interaction possible entre la gravité et le champ de Higgs. Dans des conditions extrêmes, cette interaction pourrait modifier le comportement de la gravité, empêchant la formation d'une singularité. Cette hypothèse, bien que non incluse dans l'étude actuelle, ouvre des perspectives pour unifier la gravité et la mécanique quantique.
Le modèle prédit une légère courbure spatiale positive de l'Univers et l'existence d'objets reliques, comme des trous noirs primordiaux. Ces prédictions pourraient être testées par des observations, notamment avec le télescope spatial James Webb. La découverte de telles reliques renforcerait considérablement cette théorie alternative.
Comment un trou noir peut-il éviter de former une singularité ?
Dans le cadre de la mécanique quantique, le principe d'exclusion de Pauli interdit à deux fermions d'occuper le même état quantique. Ce principe génère une pression, dite de dégénérescence, qui peut résister à l'effondrement gravitationnel.
Cette pression est responsable de la stabilité des naines blanches et des étoiles à neutrons. Pour un trou noir, elle pourrait empêcher la formation d'une singularité en provoquant un rebond. Ce mécanisme offre une alternative élégante aux singularités prédites par la relativité générale.
Les modèles de rebond cosmique explorent cette idée, suggérant que l'Univers pourrait avoir connu une phase de contraction avant son expansion actuelle. Ces théories tentent de concilier la gravité avec les principes quantiques, sans recourir à des modifications ad hoc des lois physiques.
Qu'est-ce que l'énergie noire ?
L'énergie noire est une forme d'énergie hypothétique qui composerait environ 68% de l'Univers. Elle est invoquée pour expliquer l'accélération de l'expansion de l'Univers. Contrairement à la matière noire, l'énergie noire aurait un effet répulsif, s'opposant à la force gravitationnelle.
Son existence est déduite des observations des supernovas lointaines et du fond diffus cosmologique. Cependant, sa nature exacte reste l'un des plus grands mystères de la cosmologie moderne. Les théories varient, allant d'une constante cosmologique à des champs scalaires dynamiques.
L'énergie noire met en difficulté notre compréhension des lois fondamentales de la physique. Son étude pourrait nécessiter une nouvelle physique, au-delà du modèle standard et de la relativité générale. Les recherches actuelles se concentrent sur la mesure précise de ses effets à différentes époques cosmologiques.