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    Les étoiles tombent bien dans les trous noirs

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    Une équipe d'astronomes et de cosmologues américains a suivi le comportement d'un million de grands trous noirs pour conclure que les étoiles y étaient totalement englouties, et que ces objets cosmiques avaient un horizon des événements comme l'avait prédit Einstein dans sa théorie de la relativité. Leurs résultats ont été publiés dans la revue.

    « Nous n'avons pas cherché à découvrir la forme de l'horizon des événements, s'il était dur ou, comme le pensent certains de nos collègues, s'il ressemblait plutôt à une pelote cotonneuse. Nous avons simplement voulu trouver les premières preuves de son existence. Nos observations montrent que tous ou pratiquement tous les trois noirs ont un horizon des événements et que la matière disparaît réellement de l'univers observable au moment où elle la traverse. La théorie de la relativité a donc passé avec succès un nouveau test », a déclaré Ramesh Narayan de l'université de Harvard (USA).

    Un point ou un trou?

    La théorie de la relativité prédit qu'il peut exister dans l'univers des singularités — des points ayant une densité infiniment grande et n'importe quelle masse. Les trous noirs sont un cas particulier de la singularité.

    Ces objets, conformément au principe de « censure cosmique » de Penrose-Hawking, sont impossibles à voir car ils sont séparés du reste de l'univers par l'horizon des événements. En d'autres termes, la singularité se trouve à l'intérieur d'une sphère imaginaire d'où même la lumière n'arrive pas à sortir à cause de l'attraction extrêmement forte du trou noir. L'accomplissement de ce principe est très important pour la physique car la découverte d'une « singularité nue », au moins sous la forme théorique, signifierait que toute la science physique contemporaine est incorrecte.

    Les physiciens théoriciens ont déjà émis l'hypothèse que les trous noirs n'étaient pas nécessairement une singularité. Au point où devrait se trouver la singularité pourrait se trouver un objet ultra-dense non isolé de l'univers mais invisible pour nous, ou alors un trou de ver — sorte de tunnel reliant deux dimensions. Cette idée suscite des débats parmi les cosmologues et les astronomes car il n'en existe encore aucune confirmation ni réfutation.

    Ramesh Narayan et ses collègues ont trouvé un moyen original de vérifier si les trous noirs avaient un horizon des événements en observant comment les plus grands trous noirs situés au centre des galaxies absorbaient les étoiles qui s'en approchaient.

    Éclaircissement de la singularité

    Les chercheurs ont noté que les conséquences du rapprochement d'une étoile d'un trou noir en présence et en l'absence d'un horizon des événements seraient considérablement différentes. En sa présence, l'étoile disparaîtrait sans trace en tombant dans la singularité d'une taille inférieure à un atome, et en son absence l'étoile entrerait en collision avec un objet ultra-dense constituant la base du trou noir.

    Après cette collision, la matière de l'étoile « s'étalerait » sur l'objet, qui ne serait plus visible et engendrerait un flash de dizaines d'années et sa brillance changerait d'une manière unique ne ressemblant pas à l'apparition de supernovas ou à l'émission des trous noirs normaux. Par conséquent, en observant un grand nombre de galaxies il est possible de comprendre s'il existe des trous noirs supermassifs sans horizon des événements si leur brillance augmente brusquement et qu'ils deviennent visibles.

    En essayant de trouver les traces de tels flashs, les scientifiques ont analysé les photos, prises par le télescope automatisée Pan-STARRS dans les îles d'Hawaï ces quatre dernières années, de plus d'un million de galaxies disposant de trous noirs supermassifs à proximité immédiate de la Terre.

    Ramesh Narayan et ses collègues n'ont constaté aucun flash de ce genre. Cela indique que les plus grands trous noirs possèdent un horizon des événements et qu'ils avalent entièrement les étoiles à tout jamais, qui disparaissent sans trace de l'univers observable. Selon les experts, les trous noirs plus réduits au centre des galaxies et leurs « cousins » cadets de la masse stellaire se comportent de la même manière.

    Cette version est plausible parce que le Pan-STARRS aurait dû enregistrer au moins 10 flashs temporaires à la surface des trous noirs si les théories de la formation de tels objets ultra-denses étaient justes. Prochainement, Ramesh Narayan et ses collègues vérifieront leurs conclusions grâce au télescope LSST en cours de construction au Chili, qui pourra observer un plus grand nombre de galaxies.

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    science, étoiles, trou noir
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