De minuscules trous noirs qui ne s'évaporent pas pressés express
Un morceau de sucre pèse environ un gramme. Mais un trou noir capable de se cacher dans un tel morceau pèserait comme une petite montagne — des milliards de tonnes. Pourtant, même ces minuscules, nés dans les premiers instants après le Big Bang, auraient dû disparaître depuis longtemps. Ils étaient consumés par leur propre rayonnement — comme un glaçon sur une poêle brûlante, sauf qu'au lieu de l'eau, c'est de l'énergie qui s'échappait.
Dans une nouvelle étude, des physiciens proposent de remplacer le trou noir ordinaire par un trou noir « régulier » — sans point infiniment dense en son centre. À la place, on y trouve un noyau lisse, bien que très dense. Un tel trou noir rayonne plus froidement et fond plus lentement. Et après avoir perdu la moitié de sa masse, l'« effet de mémoire » s'active : le trou noir se fige en quelque sorte, retenant le reste. Cela rappelle une personne qui, pressée, perd des affaires, mais qui, remarquant sa poche presque vide, commence à ménager chaque petite chose.
Les auteurs ont testé trois modèles de tels trous « lisses ». Il s'avère que des trous noirs de masse comprise entre un million et cent millions de tonnes (comme un petit nuage) pourraient constituer toute la matière noire — la substance invisible qui empêche les galaxies de se disperser. Et cela ne contredit pas les calculs des réactions nucléaires dans l'Univers primordial.
Ainsi, de minuscules amas d'espace presque éternels pourraient être le ciment manquant de l'univers que nous cherchons depuis un demi-siècle. Et s'ils existent, leurs traces tremblent peut-être encore dans le rayonnement fossile.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.19463
Primordial black holes (PBHs) have attracted intensive research interest as a promising candidate of dark matter. However, because of the Hawking radiation, the PBHs lighter than $$10^{15}~\rm{g}$$ have already evaporated before today. To extend the PBH mass window to small-mass range, two possible ingredients are explored. The first is the consideration of regular PBHs with non-singular metrics, which can decrease the Hawking temperature, thereby lowering black hole evaporation. The second is the incorporation of the memory burden (MB) effect, which can further suppress the evaporation rate, after regular PBHs have lost a certain amount of their initial masses. In this work, we combine these two ingredients and study the MB effects of three types of regular PBHs (the Hayward, Bardeen and Simpson--Visser black holes). Assuming a phenomenological self-similar evaporation, we find that the MB effect significantly relaxes the evaporation constraints. For a benchmark of the MB strength parameter $$k=1$$, a new PBH mass window opens at around $$10^6$$--$$10^8$$ g, where regular PBHs can compose all dark matter without violating the Big Bang nucleosynthesis bounds.
Si l'on comprimait un trou noir d'un million de tonnes à la taille d'un noyau atomique, sa densité dépasserait celle d'une étoile à neutrons de des billions de fois.
Dans le roman « Hypérion » de Dan Simmons, il y a les « tombeaux du temps », entourés de champs anti-entropiques — quelque chose de semblable à l'effet de mémoire qui ralentit la disparition.