Des trous noirs primordiaux pourraient déclencher l’explosion des étoiles naines blanches
Une équipe de recherche internationale a découvert que les trous noirs primordiaux pourraient provoquer l’explosion des étoiles naines blanches en tant que supernovae de type Ia. Ces explosions inhabituelles pourraient également aider à expliquer un modèle d’abondance chimique observé parmi les étoiles de la Voie lactée, selon une étude récente publiée dans The Astrophysical Journal.
Les trous noirs primordiaux (PBH) sont des restes hypothétiques des premiers moments de l’univers. Les scientifiques pensent qu’ils pourraient s’être formés lors de l’inflation cosmique, lorsque l’expansion rapide a amplifié de petites fluctuations dans la distribution de la matière. Ces trous noirs ont été proposés comme candidats possibles pour la matière noire, la matière invisible censée représenter environ 90 % de toute la matière de l’univers en masse. Bien que la matière noire ne puisse pas être observée directement, ses effets gravitationnels peuvent être détectés à travers les galaxies et dans le cosmos.
Les trous noirs primordiaux pourraient traverser les étoiles en se déplaçant à travers l’univers. Des recherches antérieures ont suggéré que si un PBH passait à travers une naine blanche, sa gravité pourrait créer des forces de marée puissantes à l’intérieur de l’étoile, ce qui pourrait la déstabiliser et provoquer son explosion en tant que supernova de type Ia (SNe Ia). Une naine blanche est le résidu stellaire dense laissé après qu’une étoile de faible masse a épuisé son carburant. Les supernovae de type Ia sont des explosions extrêmement brillantes qui se produisent généralement lorsqu’une naine blanche devient instable et subit une réaction thermonucléaire incontrôlée.
Un nouveau chemin vers les supernovae de type Ia
La recherche a été dirigée par Shing-Chi Leung, professeur adjoint à l’Institut polytechnique de l’État de New York et scientifique associé visiteur à l’Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l’univers de l’Université de Tokyo. L’équipe comprenait également le scientifique senior visiteur Ken’ichi Nomoto et le chercheur senior Alexander Kusenko.
Les scientifiques ont étudié le mouvement, la luminosité et les propriétés chimiques des supernovae produites par ce mécanisme d’explosion proposé. Dans un article précédent publié en 2025, l’équipe a montré que les explosions déclenchées par des PBH pourraient produire des SNe Ia avec des propriétés semblables à celles générées par les modèles standards de supernovae de type Ia.
Comparaison des modèles avec des supernovae réelles
Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont comparé leurs modèles avec plusieurs restes de supernovae bien connus (Tycho, Kepler, 3C 397), des supernovae voisines (par exemple, SN 2011fe, SN 2012cg) et les abondances chimiques des étoiles de la Voie lactée. Leurs résultats ont montré que les SNe Ia déclenchées par des PBH pouvaient reproduire plusieurs caractéristiques observées dans ces supernovae et leurs restes.
Les chercheurs ont examiné des isotopes radioactifs tels que Ni-56, Ni-57, et des éléments stables comme Mn et Ni. Ces signatures chimiques leur ont permis d’estimer les masses et les métalllicités des étoiles qui ont produit les explosions. La métalllicité, qui représente la quantité de métal présente lors de la formation de l’étoile, peut fournir des indices sur le moment de formation de l’étoile et les conditions chimiques qui existaient à cette époque dans l’histoire de l’univers.
Les trous noirs primordiaux pourraient façonner la chimie galactique
L’équipe a également utilisé des modèles de supernovae pour explorer comment ce mécanisme d’explosion pourrait contribuer à l’enrichissement chimique galactique. Les supernovae libèrent des éléments nouvellement formés dans l’espace, où ces matériaux peuvent ensuite devenir partie intégrante de nouvelles étoiles et planètes. L’analyse a indiqué qu’une fraction non nulle des SNe Ia déclenchées par des PBH pourrait être nécessaire pour expliquer la tendance d’abondance chimique observée parmi les étoiles de la Voie lactée. Cela suggère que les trous noirs primordiaux pourraient avoir influencé l’évolution chimique de notre galaxie à travers les explosions stellaires qu’ils ont déclenchées.
Les chercheurs prévoient d’élargir leur enquête en étudiant comment les explosions déclenchées par des PBH pourraient affecter la population globale de supernovae conventionnelles et les taux combinés de ces événements cosmiques brefs mais puissants.
(Source : The Astrophysical Journal)
