Mais pour le prouver, il faut d’abord que quelqu’un les trouve. Jusqu’à présent, les PBH n’existent qu’en théorie. Mais nous sommes sur le point de prouver qu'ils existent, et un nouvel article publié sur arXiv Le serveur de prépublication par Marcos Flores de la Sorbonne et Alexander Kusenko de l'UCLA retrace quelques idées sur la façon dont nous pourrions enfin trouver les PBH et ainsi prouver ou réfuter leur lien avec la matière noire.

Drs. Flores et Kusenko se concentrent sur la compréhension des théories de la formation PBH, puis extrapolent comment ces formations pourraient être détectables, même avec un équipement moderne. Un trou noir typique, dont nous connaissons l'existence, se forme lorsque des étoiles supermassives s'effondrent sous leur propre poids.

Les PBH se sont formés avant qu’une étoile de cette taille ne puisse s’effondrer, ils doivent donc être formés à l’aide d’un mécanisme différent. L'article détaille un processus théorisé de formation de PBH qui implique un examen mathématique détaillé de l'asymétrie des particules et de la manière dont cela s'intègre dans d'autres modèles de physique des particules. Mais comment les astronomes peuvent-ils voir ces formations ?

Une solution consiste à observer une perte de moment cinétique. Les astronomes peuvent observer des « halos » de particules très tôt dans l'univers. Dans de nombreux cas, ils tournent rapidement. Cependant, si leur rotation ralentit considérablement, cela peut indiquer qu'un PBH se formait à proximité, sapant une partie de l'énergie de ce moment cinétique en attirant les particules vers elles.

Une autre façon consiste à observer un nouveau mécanisme favori des astronomes du monde entier :les ondes gravitationnelles. Il n’est pas tout à fait clair si la formation de PBH peut provoquer des ondes gravitationnelles. Néanmoins, l'article discute de certains cadres qui peuvent potentiellement conduire à une théorie quant à savoir si c'est le cas.

La supersymétrie fournit l'un de ces cadres. Dans certains cas, l’univers primitif fonctionnant selon les principes de supersymétrie pourrait former un PBH qui formerait une onde gravitationnelle que la prochaine génération de détecteurs d’ondes gravitationnelles pourrait potentiellement détecter. En particulier, cela impliquerait ce que l'article appelle un « mécanisme poltergeist » résultant de perturbations spatio-temporelles dans certaines théories.

Une dernière façon de détecter ces PBH consiste à surveiller les lentilles gravitationnelles. Certaines expériences comme l'Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) et l'Hyper Suprime-Cam (HSC) du télescope Subaru ont remarqué une microlentille gravitationnelle là où il n'y a aucun objet massif connu pour provoquer une telle lentille. Les PBH, qui seraient effectivement invisibles pour ces télescopes, pourraient offrir une explication, même si d'autres explications doivent d'abord être exclues.

D'autres théories offrent d'autres possibilités de détection du PBH, notamment l'observation de l'interaction de « boules Q » ou de grands « blobs » théoriques de matière. Si suffisamment d’entre eux sont rassemblés, ils pourraient potentiellement former un PBH.

En fin de compte, il y a plus de questions que de réponses autour de ces objets mystérieux. S’ils existent, ils pourraient répondre à de nombreuses questions. Cependant, davantage de données sont nécessaires pour le prouver au-delà de tout doute raisonnable. Les expérimentateurs avancent déjà aussi vite que possible pour développer de nouveaux et meilleurs détecteurs susceptibles de faciliter la chasse aux PBH. S'ils existent, ce n'est qu'une question de temps avant que nous les trouvions.