L'Univers est rempli de matière noire invisible. Comme une goutte d'eau qui, en s'évaporant, laisse un cristal de sel, un trou noir peut s'évaporer en laissant derrière lui un résidu stable minuscule. Cette idée a été développée par Stephen Hawking et Jacob Bekenstein.
Une nouvelle étude a examiné si de tels résidus de trous noirs primordiaux, nés juste après le Big Bang, pourraient constituer la matière noire. Il s'avère que si les trous légers étaient trop nombreux, leurs « grains de sel » seraient surproduits — le cosmos serait saturé. Mais les trous d'une masse d'environ mille kilogrammes (comme une voiture) s'évaporent justement à notre époque, réchauffant l'Univers au passage, et leurs résidus correspondent exactement à la matière noire actuelle.
Pendant que ces trous s'évaporaient, ils amplifiaient les fluctuations aléatoires de densité, créant un puissant fond d'ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps. Les détecteurs terrestres et spatiaux, à la création desquels Kip Thorne a participé, pourraient capter cet écho. Si le signal se confirme, nous comprendrons que la matière noire est une poignée de « sel » provenant d'anciens trous noirs.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.28953
The possibility that Dark Matter (DM) is partially or totally constituted by stable Planckian remnants of light Primordial Black Holes (PBHs), suggested for instance by Loop Quantum Gravity (LQG), is investigated. Distinct phenomenological regimes are identified, including scenarios that trigger an early matter-dominated epoch. New constraints are derived on the initial PBH and final remnant abundances. We show that a significant initial abundance of PBHs lighter than $$10^3$$ kg would overproduce Planckian relics, implying that any observational evidence for such PBHs would challenge models with quasi-stable remnants. Conversely, the products of Hawking radiation from PBHs with masses between $$10^3$$ and $$10^{12}$$ kg impose that Planckian relics could only be a highly subdominant DM component. We identify a PBH mass around $$10^3$$ kg for which Hawking evaporation naturally reheats the Universe while the remnants entirely constitute the present-day DM. Such a scenario does not require fine-tuning the initial abundance of PBH of this mass, which could range from $$10^{-10}$$ to order one. These early-Universe cosmologies yield distinct observational signatures: scalar-induced gravitational waves sourced by primordial or Poisson fluctuations that are amplified by the early PBH-dominated era. Current and future observations of LIGO/Virgo/KAGRA, the Einstein Telescope and LISA, as well as probes of the effective number of relativistic degrees of freedom, can be used to probe and constrain the initial PBH abundance and the present-day abundance of Planckian relics.
Les trous noirs primordiaux peuvent peser autant qu'une montagne tout en étant plus petits qu'un atome.