Une étoile de Planck est un astre compact qui se présente pendant une partie de sa vie sous la forme d’un trou noir classique. Ici, une simulation sur ordinateur de l'aspect d'un trou noir isolé avec ses effets de lentilles gravitationnelles sur l'aspect de la Voie lactée. © Alain Riazuelo

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Étoile de Planck

DéfinitionClassé sous :trous noirs , étoile de Planck , gravitation quantique

Interview : qu’est-ce qu’une étoile de Planck ?  La relativité générale bute sur le Big Bang et les trous noirs, qui sont des « singularités ». Et si les trous noirs, à force de se contracter, pouvaient rebondir ? Et si notre univers était né de cette manière ? C'est l'hypothèse des « étoiles de Planck », que nous explique Aurélien Barrau, astrophysicien spécialisé en cosmologie et auteur du livre Des univers multiples. 

Une étoile de Planck (Planck star en anglais) est un astre compact plus dense qu'une étoile à neutrons. Elle se présente pendant une partie de sa vie sous la forme d'un trou noir classique, comme l'ont expliqué Carlo Rovelli et Francesca Vidotto lorsqu'ils ont proposé l'existence de ce nouvel objet en physique et astrophysique théorique.

L'intérieur de ce trou noir subit des effets quantiques. Ainsi, il finit par exploser en libérant son contenu. Ce modèle permet d'envisager une solution au paradoxe de l'information qui découle du rayonnement Hawking et peut-être aussi à l'énigme des sursauts radio rapides.

Pionniers de la gravitation et de la cosmologie quantique à boucles, Carlo Rovelli et Francesca Vidotto ont renouvelé le concept de trou noir en le remplaçant par celui d'étoile de Planck. La singularité centrale des trous noirs y serait éliminée car issue d'un artefact de traitement classique, non quantique, de la géométrie de l'espace-temps à petite échelle. © Francesca Vidotto, patrimoine de l'Institut international des sciences théoriques

Étoiles de Planck et cosmologie quantique à boucles

Depuis les travaux des pionniers John Wheeler et Iakov Zeldovitch, il a été démontré que la géométrie de l'espace-temps interne d'une étoile s'effondrant en trou noir ressemble (en inversant le sens du temps) à celle de l'univers observable au moment du Big Bang. Or, les travaux menés dans le cadre de la cosmologie quantique à boucles laissent fortement penser que le Big Bang résulte en fait d'une phase de contraction gravitationnelle de l'univers qui se change en expansion quand sa densité devient de l'ordre de celle de Planck.

Il est donc possible d'imaginer que la matière et l'espace-temps à l'intérieur d'un trou noir nouvellement formé finissent par produire un rebond une fois la densité de Planck atteinte. Ainsi, le trou noir finirait en fait par disparaître dans l'éjection de son contenu à la façon d'un trou blanc, c'est-à-dire un trou noir inversé, où la contraction inévitable se change en expansion inévitable.

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