La collision épique entre deux étoiles à neutrons en 2017 est en effet un cadeau scientifique, continuant d'informer les scientifiques.
Lorsque les étoiles ont fusionné, les ondes gravitationnelles se sont propagées dans tout l'univers; Maintenant, les échos de cet événement peuvent soutenir une hypothèse de longue date sur le trou noir.
Les astronomes qui étudient les données sur les ondes gravitationnelles pensent avoir trouvé des preuves d'échos – ce qui n'aurait pu se produire qu'en présence de la “ peluche quantique '' créée par le rayonnement de Hawking.
«Selon la théorie générale de la relativité d'Einstein, rien ne peut échapper à la gravité d'un trou noir lorsqu'il passe le point de non-retour connu sous le nom d'horizon des événements», a déclaré l'astronome et physicien Nyaesh Afshordi de l'Université de Waterloo au Canada.
“C'était la compréhension des scientifiques pendant longtemps, jusqu'à ce que Stephen Hawking utilise la mécanique quantique pour prédire que les particules quantiques s'écouleraient lentement hors des trous noirs, que nous appelons maintenant le rayonnement de Hawking.”
La propriété la plus connue des trous noirs est leur force gravitationnelle extrême. C'est tellement intense qu'en relativité générale, quand quelque chose franchit un point appelé l'horizon des événements, il est impossible de s'échapper. Même la chose la plus rapide de l'univers – le rayonnement électromagnétique – ne peut pas s'échapper.
Mais la mécanique quantique peut expliquer les détails de l'univers d'une manière que la relativité générale ne peut pas; selon l'idée de Hawking de 1974, un trou noir émet quelque chose lorsque vous ajoutez de la mécanique quantique. Il s'agit d'un type théorique de rayonnement électromagnétique, appelé respectivement rayonnement de Hawking.
Ce rayonnement théorique est similaire au spectre de la lumière émise par des objets chauffés obéissant aux règles du rayonnement du corps noir, mais dans ce cas seulement la masse super-lourde du trou noir provoque l'émission d'ondes à ultra-basse énergie.
L'existence de ce rayonnement signifierait que les trous noirs s'évaporent lentement, résolvant le paradoxe de l'information des trous noirs; mais tout comme les ondes gravitationnelles, le rayonnement est encore trop faible pour être détecté.
Les modèles de trous noirs montrent clairement que le rayonnement Hawking est réel. Mais les ondes gravitationnelles peuvent changer cela. Parce que si le rayonnement de Hawking est réel, il doit y avoir des «peluches» quantiques autour de l'horizon des événements du trou noir; et ces peluches devraient provoquer des ondes gravitationnelles.
“Les scientifiques ont été incapables de déterminer expérimentalement si des matières s'échappaient des trous noirs jusqu'à la détection la plus récente d'ondes gravitationnelles”, a déclaré Afshordi.
«Si les peluches quantiques responsables du rayonnement de Hawking existent autour des trous noirs, les ondes gravitationnelles peuvent rebondir dessus, créant des signaux d'ondes gravitationnelles plus petits après le principal événement de collision gravitationnelle, semblable à la répétition d'échos.
C'est ce qu'affirme Afshordi et son collègue, le cosmologiste Jahed Abedi de l'Institut de physique gravitationnelle. Max Planck en Allemagne, ils ont pu détecter à partir des données gravimétriques. Leurs résultats sont cohérents avec l'écho simulé prédit par les modèles de trous noirs flous émettant un rayonnement de Hawking.
En fait, il est fort possible que nos instruments ne soient toujours pas assez sensibles pour détecter le rayonnement de Hawking. Et Afshordi admet que le signal que l'équipe a trouvé pourrait en fait être simplement du bruit dans les données.
Pour comprendre cela, vous devez rechercher des signaux similaires dans d'autres ensembles de données d'ondes gravitationnelles.
“Maintenant que les scientifiques savent ce que nous recherchons, nous pouvons chercher d'autres exemples et obtenir une confirmation beaucoup plus fiable de ces signaux”, a déclaré Afshordi.
“Une telle confirmation serait la première étude directe de la structure quantique de l'espace-temps.”
L'étude a été publiée dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Sources: Photo: physics.ucsb.edu/ Mondolithic Studios via Scientific American
