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Les trous noirs sont-ils faits d'énergie noire? – Newstrotteur

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Deux chercheurs de l'Université d'Hawaï à Manoa ont identifié et corrigé une erreur subtile commise lors de l'application des équations d'Einstein pour modéliser la croissance de l'univers.

Les physiciens supposent généralement qu'un grand système cosmologiquement, tel que l'univers, est insensible aux détails des petits systèmes qu'il contient. Kevin Croker, chercheur postdoctoral au département de physique et d'astronomie, et Joel Weiner, membre du corps professoral au département de mathématiques, ont montré que cette hypothèse pouvait échouer pour les objets compacts qui subsistent après l'effondrement et l'explosion de très grandes étoiles. .

"Pendant 80 ans, nous avons généralement fonctionné en supposant que l'univers, dans ses grandes lignes, n'était pas affecté par les détails particuliers d'une petite région", a déclaré Croker. "Il est maintenant clair que la relativité générale peut relier de manière observable des étoiles effondrées – des régions de la taille d'Honolulu – au comportement de l'univers dans son ensemble, plus de mille milliards de milliards de fois".

Croker et Weiner ont démontré que le taux de croissance de l'univers peut devenir sensible à la contribution moyenne de ces objets compacts. De même, les objets eux-mêmes peuvent être liés à la croissance de l'univers, gagner ou perdre de l'énergie en fonction de la composition des objets. Ce résultat est significatif car il révèle des liens inattendus entre la physique cosmologique et la physique des objets compacts, ce qui conduit à de nombreuses nouvelles prédictions d’observation.

L'une des conséquences de cette étude est que le taux de croissance de l'univers fournit des informations sur ce qu'il advient des étoiles en fin de vie. Les astronomes supposent généralement que les grandes étoiles forment des trous noirs lorsqu'elles meurent, mais ce n'est pas le seul résultat possible. En 1966, Erast Gliner, un jeune physicien de l’Institut de physico-technique Ioffe de Léningrad, a proposé une hypothèse alternative selon laquelle les très grandes étoiles devraient s’effondrer dans ce que l’on pourrait appeler des objets génériques d’énergie noire (GEODE). Ils semblent être des trous noirs vus de l'extérieur, mais, contrairement aux trous noirs, ils contiennent de l'énergie noire au lieu d'une singularité.

En 1998, deux équipes d'astronomes indépendants ont découvert que l'expansion de l'Univers s'accélérait, ce qui est compatible avec la présence d'un apport uniforme d'énergie noire. Cependant, il n’était pas reconnu que les GEODE pouvaient contribuer de cette manière. Avec le formalisme corrigé, Croker et Weiner ont montré que si une fraction des étoiles les plus anciennes s'effondrait en GEODE, au lieu de trous noirs, leur contribution moyenne aujourd'hui produirait naturellement l'énergie sombre uniforme requise.

Les résultats de cette étude s'appliquent également aux systèmes à double étoile en collision observables au moyen d'ondes gravitationnelles par la collaboration LIGO-Virgo. En 2016, LIGO a annoncé la première observation de ce qui semblait être un système de double trou noir en collision. De tels systèmes étaient censés exister, mais la paire d'objets était étonnamment lourde – environ 5 fois plus grande que la masse des trous noirs prédite par les simulations sur ordinateur. En utilisant le formalisme corrigé, Croker et Weiner se demandaient si LIGO-Virgo observait des collisions doubles GEODE au lieu de collisions doubles trous noirs. Ils ont découvert que les GEODE grandissent avec l’univers pendant la période qui a précédé de telles collisions. Lorsque les collisions se produisent, les masses GEODE résultantes deviennent 4 à 8 fois plus grandes, ce qui correspond approximativement aux observations de LIGO-Virgo.

Croker et Weiner ont pris soin de séparer leur résultat théorique du support d'observation d'un scénario GEODE, soulignant que "les trous noirs ne sont certainement pas morts. Ce que nous avons montré, c'est que si les GEODE existent, ils peuvent facilement donner lieu à des phénomènes observés manque actuellement d'explications convaincantes. Nous anticipons de nombreuses autres conséquences d'un scénario GEODE sur le plan de l'observation, y compris de nombreuses façons de l'exclure. Nous avons à peine commencé à gratter la surface. "

Source de l'histoire:

Matériaux fourni par Université d'Hawaï à Manoa. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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