Les trous noirs ne devraient pas faire écho, mais celui-ci le pourrait. Score 1 pour Stephen Hawking?

Lorsque deux> étoiles à neutrons se sont écrasées au loin dans l’espace, elles ont créé une puissante secousse dans l’univers – des ondes gravitationnelles que les scientifiques ont détectées sur> la Terre en 2017. Maintenant, passant en revue ces enregistrements d’ondes gravitationnelles, une paire de physiciens pensent qu’ils ont trouvé preuve d’un trou noir qui violerait le modèle soigné tiré de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein.

En relativité générale, les trous noirs sont des objets simples: des singularités ou points de matière infiniment compressés, entourés d’horizons d’événements lisses à travers lesquels aucune lumière, énergie ou matière ne peut s’échapper. Jusqu’à présent, chaque bit de données que nous avons glané des trous noirs a pris en charge ce modèle.

ne sont pas aussi lisses. Au lieu de cela, ils se brouillent grâce à une série d’effets liés à la> mécanique quantique qui permettent au «rayonnement de Hawking» de s’échapper. Au cours des années qui ont suivi, un certain nombre de modèles alternatifs de trous noirs ont vu le jour, où ces horizons d’événements lisses et parfaits seraient remplacés par des membranes plus fines et plus floues. Plus récemment, les physiciens ont prédit que ce flou serait particulièrement intense autour des trous noirs nouvellement formés – suffisamment substantiels pour refléter les ondes gravitationnelles, produisant un écho dans le signal de la formation d’un trou noir. Maintenant, au lendemain de la collision d’étoiles à neutrons, deux physiciens pensent avoir trouvé ce type d’écho. Ils soutiennent qu’un trou noir qui s’est formé lorsque les étoiles à neutrons ont fusionné sonne comme une cloche en écho et brise la physique du trou noir simple.

Si l’écho est réel, il doit provenir du duvet d’un trou noir quantique, a déclaré le co-auteur de l’étude Niayesh Afshordi, physicien à l’Université de Waterloo au Canada.

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“Dans la théorie de la relativité d’Einstein, la matière peut orbiter autour de trous noirs à de grandes distances mais devrait tomber dans le trou noir près de l’horizon des événements”, a déclaré Afshordi à Live Science.

Donc, près du trou noir, il ne devrait pas y avoir de matériau lâche pour faire écho aux ondes gravitationnelles. Même les trous noirs qui s’entourent de disques de matériel devraient avoir une zone vide juste autour de leurs horizons d’événements, a-t-il dit.

“Le délai que nous attendons (et observons) pour nos échos … ne peut être expliqué que si une structure quantique se trouve juste en dehors de leurs horizons d’événements”, a déclaré Afshordi.

C’est une rupture avec les prédictions généralement inébranlables de la relativité générale.

Cela dit, les données des détecteurs d’ondes gravitationnelles existantes sont bruyantes, difficiles à interpréter correctement et sujettes aux faux positifs. Une onde gravitationnelle faisant écho à quelque fuzz quantique autour d’un trou noir serait une toute nouvelle sorte de détection. Mais Afshordi a déclaré qu’au lendemain de la fusion, cette fuzz aurait dû être suffisamment intense pour refléter les ondes gravitationnelles si fortement que les détecteurs existants pouvaient la voir.

Joey Neilsen, un astrophysicien de l’Université Villanova en Pennsylvanie qui n’était pas impliqué dans cet article, a déclaré que le résultat était convaincant – en particulier parce que les échos se sont produits dans plus d’un détecteur d’ondes gravitationnelles.

“C’est plus convaincant que de parcourir les données à la recherche d’un type spécifique de signal et de dire” aha! ” quand vous le trouverez “, a déclaré Neilsen à Live Science.

Pourtant, at-il dit, il aurait besoin de voir plus d’informations avant d’être absolument convaincu que les échos étaient réels. Le document ne tient pas compte des autres détections d’ondes gravitationnelles recueillies dans les 30 secondes environ des échos signalés, a déclaré Neilsen.

“Parce que les calculs de signification sont si sensibles à la façon dont vous choisissez et choisissez vos données, je voudrais comprendre toutes ces fonctionnalités plus complètement avant de tirer des conclusions définitives”, a-t-il déclaré.

Maximiliano Isi, astrophysicien au MIT, était sceptique.

“Ce n’est pas la première revendication de cette nature émanant de ce groupe”, a-t-il déclaré à Live Science.
“Malheureusement, d’autres groupes n’ont pas pu reproduire leurs résultats, et ce n’est pas faute d’avoir essayé.”

Isi a souligné une série d’articles qui n’ont pas trouvé d’échos dans les mêmes données, dont l’un, publié en juin, qu’il a décrit comme “une analyse plus sophistiquée et statistiquement robuste”.

Afshordi a déclaré que ce nouveau document avait l’avantage d’être beaucoup plus sensible que les travaux précédents, avec des modèles plus robustes pour détecter les échos plus faibles., Ajoutant: “la constatation que nous avons rapportée … est la plus statistiquement significative de la douzaine recherches [I discussed], car il avait une chance de fausse alerte d’environ 2 sur 100 000. “

Même si l’écho est réel, les scientifiques ne savent toujours pas précisément quel type d’objet astrophysique exotique a produit le phénomène, a ajouté Neilsen.

“Ce qui est si intéressant dans cette affaire, c’est que nous n’avons aucune idée de ce qui reste après la fusion d’origine: un trou noir s’est-il formé tout de suite, ou y avait-il un objet intermédiaire exotique de courte durée?” Dit Neilsen. “Les résultats ici sont plus faciles à comprendre si le reste est un hypermassif [neutron star] qui s’effondre en une seconde environ, mais l’écho présenté ici ne me convainc pas que ce scénario est ce qui s’est réellement passé. “

Il est possible qu’il y ait des échos dans les données, a déclaré Isi, ce qui serait extrêmement important. Il n’est tout simplement pas encore convaincu.

Quelle que soit la façon dont toutes les données sont secouées, a déclaré Neilson, il est clair que le résultat indique ici quelque chose qui mérite d’être exploré plus avant.

“Astrophysiquement, nous sommes en territoire inconnu, et c’est vraiment excitant.” il a dit. L’article a été publié le 13 novembre 2019 dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Publié à l’origine sur Science en direct.

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