Nicolas ESSER - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Primordial black holes and stars in ultra-faint dwarf galaxies"
Résumé:
Le problème de la matière noire demeure l’une des grandes questions ouvertes de la physique moderne. Parmi les candidats proposés, les trous noirs primordiaux, qui sont des trous noirs hypothétiques formés dans l’Univers primordial, constituent une possibilité intéressante, en particulier dans la fenêtre de masses dite ‘astéroïdales’ (1017g < m < 1023 g) où ils pourraient encore constituer l’ensemble de la matière noire. Cette thèse explore une nouvelle méthode pour contraindre ces objets, fondée sur les interactions possibles entre ces trous noirs de taille microscopique et les étoiles de la séquence principale.
Nous étudions d’abord les mécanismes de capture des trous noirs primordiaux par les étoiles, ainsi que leur évolution au sein de celles-ci. Dans certains environnements riches en matière noire, comme les galaxies naines ultra-sombres, la probabilité de capture peut devenir très élevée. Nous analysons ensuite la croissance des trous noirs piégés à l’intérieur des étoiles et montrons que, au-delà d’une certaine masse, ils peuvent soit détruire leur étoile hôte en un temps court, soit produire une luminosité suffisante pour être observable.
Enfin, en supposant que ces trous noirs détruisent effectivement leurs étoiles hôtes, nous examinons leur impact sur les populations stellaires des galaxies naines ultra-sombres. En comparant des observations du télescope spatial Hubble à des simulations incluant ce mécanisme, nous ne trouvons pas la signature attendue, ce qui permet de contraindre la contribution des trous noirs primordiaux à la matière noire dans une partie de la gamme de masses considérée.
Cette thèse propose ainsi une approche nouvelle et prometteuse pour tester le rôle des trous noirs primordiaux comme candidats à la matière noire.