Les chercheurs ont longtemps cherché à comprendre les limites des trous noirs, ces objets cosmiques dont la gravité capture tout, y compris la lumière. Une étude récente a révélé une vitesse limite à laquelle ces entités peuvent se déplacer : environ 10% de la vitesse de la lumière. Si dans le futur il s’avère que cette limite est supérieure (par le biais d’observations), cela pourrait indiquer l’existence de lois physiques jusqu’ici inconnues.
Les trous noirs sont des régions de l’espace où la gravité est si intense que rien, pas même la lumière, ne peut s’en échapper. Ces entités cosmiques, souvent formées par l’effondrement gravitationnel d’étoiles massives, captivent les scientifiques et le grand public. Leur nature et leur comportement offrent un aperçu des forces les plus puissantes de l’Univers.
Lorsque deux de ces géants cosmiques se rapprochent, ils peuvent soit fusionner, soit se repousser. La question cruciale est : à quelle vitesse maximale peuvent-ils se déplacer ? Récemment, deux chercheurs du Rochester Institute of Technology ont pu estimer cette vitesse. Cette révélation pourrait bien redéfinir notre vision des lois qui régissent l’espace et le temps. Leur étude est publiée dans la revue Physical Review Letters.
Des simulations éclairantes
Pour étudier le comportement des trous noirs lors de leurs interactions, les chercheurs ont eu recours à des simulations numériques basées sur la théorie de la relativité d’Einstein, qui décrit comment les objets se déplacent dans l’espace-temps. Ces simulations, réalisées à l’aide de supercalculateurs, ont permis de modéliser comment deux trous noirs interagissent lorsqu’ils passent à proximité l’un de l’autre.
Les deux chercheurs, Carlos Lousto et James Healy, ont analysé comment les trous noirs évoluent en fonction de quatre paramètres : leurs mouvements initiaux, leur distance lors de leur approche la plus étroite, l’orientation de leur rotation et l’ampleur de cette rotation. Ces techniques numériques, bien que conceptualisées il y a plus de 50 ans, n’ont été développées et mises en pratique qu’en 2005. En ajustant les quatre paramètres mentionnés précédemment, les chercheurs ont réalisé 1381 simulations. Ils ont découvert que les trous noirs avec des spins opposés qui se frôlent peuvent atteindre des vitesses de recul maximales, en partie en raison de la distorsion de la radiation gravitationnelle par les spins opposés.
Concrètement, ces simulations ont révélé que lorsqu’un trou noir est repoussé suite à une interaction, sa vitesse peut atteindre jusqu’à près de 102 millions de kilomètres par heure. Cela équivaut à un dixième de la vitesse de la lumière, une vitesse auparavant inimaginable pour un objet aussi massif. Si cette découverte est validée par des observations réelles, elle pourrait remettre en question certaines des hypothèses fondamentales sur la manière dont les objets interagissent à des vitesses proches de celle de la lumière, ouvrant ainsi de nouvelles voies de recherche en physique.
Un aperçu des lois universelles
Pour Carlos Lousto, la vitesse limite des trous noirs n’est pas simplement une observation isolée, écrit-il pour un article de Live Science. Au contraire, il voit cela comme une pièce potentielle d’un puzzle beaucoup plus grand, suggérant que cette vitesse pourrait être liée à un cadre plus large de lois physiques qui régissent l’univers.
Ces lois, selon lui, ne se limiteraient pas uniquement aux objets massifs comme les trous noirs, mais pourraient également s’appliquer à des échelles beaucoup plus petites, comme les particules subatomiques. L’implication la plus intrigante de sa déclaration est la suivante : si, lors d’observations futures, des trous noirs sont détectés se déplaçant à des vitesses supérieures à cette limite, cela pourrait remettre en question notre compréhension actuelle de la physique. Cela ouvrirait la voie à la découverte de nouvelles lois ou principes qui n’ont pas encore été identifiés ou compris par la communauté scientifique.
La mise en évidence d’une vitesse limite pour ces entités cosmiques n’est pas qu’une simple curiosité scientifique. C’est un jalon qui pourrait avoir des répercussions profondes sur notre manière de percevoir et d’interpréter les phénomènes physiques liés à l’espace-temps.
Nous sommes bien entendu loin d’une unification des deux piliers de la physique fondamentale — la relativité générale pour la gravité et la théorie quantique pour les autres forces fondamentales, mais les trous noirs et les connaissances qui y sont associées ont créé des passerelles. Lousto conclut : « C’est loin d’être une preuve rigoureuse. Mais il y a une ligne qui mérite des recherches plus approfondies et dont quelqu’un d’autre ou nous-mêmes pourrions peut-être tirer quelque chose ».
Un trou noir
est un objet compact au champ gravitationnel si intense qu'aucune
matière ni aucun rayonnement ne peut s'en échapper. Puisque ces
astres n'émettent aucune lumière, ils ne peuvent être... [...]