Les astrophysiciens ont comparé les ombres des trous noirs aux théories concurrentes de la gravitation

Par: Monique Menard | 2020-04-18

Les télescopes modernes pourront-ils confirmer ou infirmer la théorie générale de la relativité?

La comparaison des images simulées d’un trou noir supermassif de la théorie générale de la relativité (GTO) avec les images de trous noirs des autres théories de la gravité a montré que la puissance des radiotélescopes modernes ne leur permet pas de distinguer, et donc de vérifier les prédictions d’Einstein. Les résultats sont présentés dans le journal Nature Astronomy

« Nos résultats montrent qu’il existe des théories de la gravité dans lesquelles les trous noirs peuvent être masqués comme des trous d’Einstein. Nous aurons donc besoin de nouvelles méthodes d’analyse des données du projet EHT, conçu pour la première fois dans l’histoire pour représenter l’horizon des événements d’un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée », déclare Luciano Rezzolla, co-auteur de l’étude à l’université Goethe (Allemagne).


Une image simulée de l’ombre du trou noir supermassif rotatif Sagittaire A au centre de notre Galaxie. Crédit: Fromm/Younsi/Mizuno/Rezzolla (Francfort)

L’une des prédictions fondamentales de l’UTO est l’existence de trous noirs. Malgré la récente découverte d’ondes de gravité provenant de la fusion de tels objets, les preuves directes utilisant les ondes électromagnétiques restent insaisissables, et les astronomes continuent à les rechercher avec des radiotélescopes.

Tous les rayons lumineux (ou photons) émis par la matière tombant dans un trou noir ne sont pas captés par l’horizon des événements. Certains d’entre eux finissent par atteindre nos instruments. Ainsi, lorsqu’un trou noir est observé directement, il doit ressembler à une ombre contre le ciel. La taille et la forme de cette ombre dépendra des propriétés du trou noir. Et puisque la plus grande déviation de l’UTO est attendue très près de l’horizon des événements, et que les théories alternatives de la gravité prédisent différemment les paramètres de l’ombre, l’observation directe du trou noir supermassif Sagittaire A au cœur de la Voie lactée est une approche très prometteuse pour vérifier les prédictions d’Einstein.


Comparaison d’images d’ombres simulées d’un trou noir supermassif de Kerr en rotation d’après l’OTO (à gauche) et d’un trou noir statique de dilatation d’après la théorie alternative de la gravité (à droite). Crédit: Fromm/Younsi/Mizuno/Rezzolla (Francfort)

Dans leur travail, les astrophysiciens de l’Université Goethe et les employés du projet BlackHoleCam… a essayé de savoir s’il était possible de distinguer le trou noir « Kerrov » du trou noir « dilatation » de la théorie alternative de la gravité. Les chercheurs ont étudié l’évolution de la matière tombant dans deux types de trous noirs complètement différents, et ont calculé le rayonnement qu’elle émet. En outre, la simulation a été utilisée pour des simulations réalistes de disques d’accrétion avec des paramètres initiaux presque identiques.

Après avoir construit les images, les scientifiques les ont dirigées vers celles qui peuvent obtenir de vrais radiotélescopes, évidemment avec une précision de mesure limitée. À la surprise des chercheurs, il s’est avéré que même les trous noirs les plus non-Einstein peuvent être déguisés en trous ordinaires.

« Bien que nous soyons convaincus que l’UTO a raison en tant que scientifiques, nous devons être ouverts à des solutions alternatives. Heureusement, de futures observations et de meilleures méthodes permettront de résoudre ces différends. Par exemple, les informations sur le comportement d’un pulsar en orbite de trou noir, que nous recherchons activement depuis longtemps, aideront à résoudre tous les désaccords », a ajouté Luciano Rezzolla.

Les chercheurs ne doutent pas que le projet EHT finira par fournir des preuves convaincantes de l’ombre d’un trou noir. Ces espoirs obligent les scientifiques à améliorer les méthodes pour dépasser les limites actuelles de la technologie et obtenir ainsi les images les plus claires possibles des monstres supermassifs au centre des galaxies.

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