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Et si un minitrou noir entrait en collision avec la Terre ?

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Le LHC n'a malheureusement pas produit de minitrous noirs mais il se pourrait qu'il en existe de nombreux dans la Galaxie, sous forme de matière noire. Un groupe de chercheurs a simulé la rencontre d'un de ces objets avec la Terre. Seuls les sismologues se rendraient probablement vraiment compte de l'événement...

Le grand théoricien russe Yakov Zel'dovich a prédit en 1967 l'existence des minitrous noirs. © Boris Luk'yanchuk

On se souvient du vent de panique et des protestations irrationnelles qui ont saisi une fraction de l'humanité à l'idée que l'on puisse créer des trous noirs avec les collisions de protons au LHC. Malheureusement, aucune création de ces minitrous noirs ne s'est produite dans les détecteurs Atlas et CMS. Bien sûr, rien n'exclut encore qu'en montant suffisamment en énergie, peut-être même avec les collisions à 33 TeV qui se produiront éventuellement à l'horizon 2040 dans le successeur du LHC, de tels objets exotiques finiront par apparaître temporairement avant de s'évaporer. Mais cela semble désormais bien peu probable car, si des considérations théoriques suggéraient naturellement que la création de ces trous noirs était possible à des énergies de quelques TeV, il n'en existe plus pour des énergies intermédiaires entre 10 TeV et 1016 TeV, le seuil orthodoxe des effets de gravitation quantique.

Cela ne signifie nullement que tout espoir d'observer un jour des minitrous noirs, directement ou indirectement, doive être abandonné. En effet, ces objets ont été prédits une première fois dans la cadre de la cosmologie par le grand physicien et cosmologiste Yakov Zel’dovich. Dans les toutes premières phases de l'expansion de l'univers observable, les fluctuations de densité qui donneront ultérieurement les étoiles et les galaxies pouvaient être telles que la formation de minitrous noirs de presque toutes les tailles, du noyau d'atome jusqu'au noyau de cerise, était possible.

Une représentation d'un événement qui ne peut pas se produire : l'engloutissement de la Terre par un minitrou noir primordial de 1015 g en train de la traverser. © Jeff Darling

On spécule depuis longtemps sur l'importance de la population de minitrous noirs résiduelle dans l'univers actuel. S'ils existent, certains pourraient même être des fossiles d'une phase de pré-Big Bang de notre univers observable et seraient de bons candidats pour expliquer, au moins partiellement, la matière noire.

Toutefois, il existe des limites aux caractéristiques de cette éventuelle population de trous noirs. Ces objets peuvent s'évaporer par rayonnement Hawking et se signaler sous la forme d'explosions violentes détectables dans le domaine des rayons gamma ou encore en laissant des traces dans la composition des rayons cosmiques étudiée par AMS. On sait ainsi que pour expliquer toute la matière noire, les minitrous noirs ne sont encore une bonne hypothèse que si leur masse est comprise entre 1017 et 1026 g. Pour comparaison, on évalue la masse d'un astéroïde à 1021 g.

Des collisions avec des minitrous noirs improbables

Un groupe de physiciens de l'université de Princeton a cherché à savoir ce qui se passerait si un de ces minitrous noirs passait au voisinage de la Terre ou même entrait en collision avec elle. Cela pourrait expliquer un événement toujours un peu mystérieux, celui de la Toungouska, une explosion survenue le 30 juin 1908 en Sibérie centrale.

Selon l'article publié par les chercheurs sur arxiv, un minitrou noir de 1015 g traverserait la Terre en quelques minutes et n'aurait donc le temps de l'influencer que par son champ de gravitation. Ses forces de marée exciteraient certains modes de vibrations propres à notre planète (un peu comme les modes d'une cavité résonnante) et causeraient des ondes sismiques caractéristiques partout sur Terre. Mais la puissance des séismes produits serait d'une magnitude 4, ce qui est insuffisant pour vraiment causer des dégâts. Selon les physiciens, un tel événement ne pourrait se produire qu'une fois tous les 10 millions d'années en moyenne. Des minitrous noirs plus gros pourraient aussi simplement passer à proximité de la Terre et générer un signal sismique détectable mais cela ne se produirait que tous les 100.000 ans environ.

Une chose est sûre, ce ne sont pas de tels trous noirs de 1015 g qui détruiront la Terre le 21 décembre 2012...

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