La réverbération d'un trou noir confirme la théorie d'Einstein
Selon une théorie bizarre de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, après la collision et la fusion de deux trous noirs, le trou noir nouvellement créé devrait «sonner» comme une cloche, envoyant des ondes gravitationnelles ondulant dans l’espace-temps. De plus, la hauteur et la décroissance de ces ondes devraient nous renseigner directement sur la masse et la rotation de l’objet.
Une théorie bizarre a été validée
Maintenant, des astronomes ont réussi à observer exactement cela pour la première fois, prouvant ainsi à nouveau qu’Einstein avait raison. Aussi mystérieux que soient les trous noirs, les théories d’Einstein suggèrent qu’ils n’ont en réalité que trois propriétés observables: la masse, le spin et la charge électrique. C’est ce que l’on appelle souvent le théorème «sans poil», où à «poil» est une métaphore des autres caractéristiques, que l’on pense qu’elle est engloutie par le trou noir.
Que les trous noirs aient des cheveux ou non cela a été débattu pendant des décennies, mais Einstein a également proposé un moyen de tester sa théorie. Lorsque deux trous noirs entrent en collision et en forment un nouveau, ils déforment le tissu même de la réalité en envoyant des ondulations dans l’espace-temps. Les détails concernant leur masse et leur spin devraient être codés dans certaines des «tonalités» de ces ondes.
Les ondes gravitationnelles elles-mêmes ont été détectées régulièrement au cours des quatre dernières années, mais le décodage des propriétés de l’objet à partir des tons n’a pas encore été effectué. C’est précisément ce que des chercheurs du MIT, de Caltech, de l’Université Stony Brook et de l’Université Cornell ont décidé de faire.
Des chercheurs ont identifié le motif d’une sonnerie du trou noir
L’équipe s’est concentrée sur un événement appelé GW150914 – la toute première détection d’ondes gravitationnelles en septembre 2015. Dans ce signal, les chercheurs ont identifié le motif d’une sonnerie du trou noir et ont utilisé les équations proposées par Einstein pour calculer la masse et la rotation du trou noir restant si la théorie est correcte. Celles-ci peuvent ensuite être comparées aux mesures réelles de la masse et du spin du trou noir prises par d’autres moyens.
Si les résultats de l’équipe sont très différents des mesures connues, cela suggère que les trous noirs ont d’autres propriétés, suggérant une physique exotique au-delà de la relativité générale. Mais, certes, l’équipe a découvert que le motif de la sonnerie s’alignait directement avec sa masse et sa rotation.
«Nous nous attendons tous à ce que la relativité générale soit correcte, mais c’est la première fois que nous la confirmons de cette manière», déclare Maximiliano Isi, auteur principal de l’étude. «Il s’agit de la première mesure expérimentale qui permet de tester directement le théorème de l’absence de poil. Cela ne veut pas dire que les trous noirs ne peuvent pas avoir de cheveux. Cela signifie que l’image de trous noirs sans cheveux (ou de calvitie) vit un jour de plus. »
Mais cette image risque de ne pas durer éternellement – et les chercheurs se disent enthousiasmés par le jour où cette technique donnera un résultat inattendu. Cela pourrait indiquer la présence d’un objet encore plus étrange qu’un trou noir.
Ils pourrait exister des objets plus exotiques comme des trous de ver
«À l’avenir, nous disposerons de meilleurs détecteurs sur Terre et dans l’espace. Nous serons en mesure de voir non seulement deux, mais des dizaines de modes, et de déterminer avec précision leurs propriétés», déclare Isi. « Si ce ne sont pas des trous noirs, comme le prédisait Einstein, si ce sont des objets plus exotiques tels que des trous de ver ou des étoiles à boson, ils ne sonneront peut-être pas de la même manière et nous aurons une chance de les voir. »
Cette recherche a été publiée dans la revue Physical Review Letters.
Source : MIT
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