MAROC
21/09/2019 11h:50 CET

Les trous noirs seraient chauves, contrairement à ce que pensait Stephen Hawking

Des chercheurs ont analysé plus en détail les ondes gravitationnelles captées par la machine Ligo. Ils y ont trouvé une harmonique cachée.

ESPACE - Il y a quatre ans, 1000 chercheurs réussissaient pour la première fois à détecter les ondes gravitationnelles émises par la fusion de deux trous noirs. Un événement historique, qui a valu aux trois instigateurs le prix Nobel en 2017 pour la création des machines ayant permis cette détection, Ligo et Virgo, des structures gigantesques appelées interféromètres.

La détection de ces premières ondes gravitationnelles, aussi révolutionnaire que l’invention du télescope, ouvre la porte à une nouvelle astronomie qui s’améliorera dans les années à venir avec de nouveaux instruments et l’amélioration de Ligo et Virgo. En attendant, une équipe de chercheurs a réussi à détecter quelque chose de nouveau dans ces premières ondes gravitationnelles. Ils ont réussi à y observer un tout jeune trou noir. Sa particularité? L’absence de “cheveux”, rapportent Ars Technica et Live Science, ce mardi 17 septembre.

Vue d'artiste de la fusion de deux trous

SXS NASA

Vue d’artiste de la fusion de deux trous noirs

Dit comme cela, voilà qui peut sembler bizarre, mais il existe vraiment un “théorème de la calvitie” dans la théorie de la relativité générale qui affirme que les trous noirs doivent être “chauves”. Un théorème auquel ne croyait pas Stephen Hawking. C’est évidemment une analogie. Elle signifie, si la théorie est juste, que ces objets si étranges sont très simples et se ressemblent énormément.

Pour confirmer cette théorie, les chercheurs ont réétudié les données capturées par Ligo et Virgo, a précisé à Live Science Maximiliano Isi, auteur principal de l’étude. Mais ils y ont trouvé une information cachée, une harmonique jusque-là passée inaperçue.

Imaginez une cloche

C’est le meilleur moyen de comprendre tout cela sans avoir de connaissance en physique quantique. Quand cette cloche sonne, le son se propage dans l’air, ce sont les vagues sonores. Il est possible, en analysant ce son, d’en apprendre beaucoup sur la cloche.

Mais quand la cloche sonne, elle émet aussi des ondes gravitationnelles, en quantité beaucoup, beaucoup plus faible. Ligo et Virgo n’ont pu détecter les ondes que d’un événement cataclysmique, la fusion de deux trous noirs.

En analysant ces ondes gravitationnelles, on peut comprendre ce que faisaient ces trous noirs, et certaines de leurs composantes physiques (des qualités quantiques telles la masse, le spin, la charge électrique).

Mais ce que les chercheurs ont réussi à faire, précise l’étude publiée dans Physical Review Letters, c’est détecter une autre onde, une sorte d’harmonique cachée dans la première sonnerie retentissante, captée par Ligo et Virgo. L’empreinte d’un trou noir naissant, celui né de la fusion évoquée plus haut.

C’est une surprise, car les chercheurs pensaient que l’onde gravitationnelle générée par un simple trou noir ne pouvait pas être captée par nos instruments actuels. Et cela veut dire que le champ de l’astronomie gravitationnelle va sûrement progresser bien plus vite qu’on ne s’y attendait.

Chauve, ou un duvet tout au plus

Vue d'artiste d'un trou noir et des ondes gravitationnelles
 

MIT

Vue d’artiste d’un trou noir et des ondes gravitationnelles émises

En analysant cette harmonique, les chercheurs ont ainsi pu mieux comprendre à quoi ressemble un trou noir naissant. Et il s’avère qu’il est très similaire à ce que prédit la théorie de la calvitie.

En clair, la singularité, le centre du trou noir, est si dense que sa gravité attire à lui tout, y compris la lumière. Il ne reste absolument rien. Pas de “cheveux”, de particules très peu énergétiques restant à la surface (soft photon), comme l’imaginait en 2016 Stephen Hawking. Les trous noirs se ressemblent donc tous, en dehors de trois caractéristiques quantiques fondamentales (masse, spin, charge électrique).

Du moins, les chercheurs en sont sûrs... à 90%. Car retrouver cette harmonique dans les données de Ligo et Virgo était très difficile. Il n’est donc pas totalement impossible que les trous noirs ne soient pas entièrement chauves, mais disposent d’un petit duvet à sa surface.

Cet article a initialement été publié sur le HuffPost France.