Are there different types of black holes? New method puts Einstein to the test
Existe-t-il différents types de trous noirs ? Une nouvelle méthode met Einstein à l’épreuve
Par l’Université Goethe de Francfort-sur-le-Main
Édité par Sadie Harley, relu par Robert Egan
Note de la rédaction
À la résolution actuelle des télescopes, les trous noirs prédits par différentes théories de la gravité restent très similaires. Les futurs télescopes permettront de mieux distinguer les différences et ainsi de différencier les trous noirs d’Einstein des autres. Crédit : Luciano Rezzolla/Université Goethe
Les trous noirs sont considérés comme des gouffres cosmiques, dont même la lumière ne peut s’échapper. C’est pourquoi les images des trous noirs au centre de la galaxie M87 et de notre Voie lactée, publiées il y a quelques années par la collaboration Event Horizon Telescope (EHT), ont ouvert de nouvelles perspectives.
« Ce que l’on voit sur ces images n’est pas le trou noir lui-même, mais plutôt la matière chaude qui l’entoure », explique le professeur Luciano Rezzolla, qui, avec son équipe de l’Université Goethe de Francfort, a joué un rôle déterminant dans ces découvertes.
Tant que la matière est encore en rotation à l'extérieur de l'horizon des événements — avant d'être inévitablement aspirée —, elle peut émettre des signaux lumineux finaux que nous pouvons, en principe, détecter.
Les images montrent essentiellement l'ombre du trou noir. Cette découverte ouvre la voie à un examen approfondi des théories expliquant ces objets cosmiques extrêmes.
À ce jour, la théorie de la relativité générale d'Einstein est considérée comme la référence en physique pour la description de l'espace et du temps. Elle prédit l'existence des trous noirs comme solutions particulières, ainsi que toutes leurs particularités. Parmi celles-ci figure l'horizon des événements, au-delà duquel tout — y compris la lumière — disparaît.
« Il existe cependant d'autres théories, encore hypothétiques, qui prédisent également l'existence des trous noirs. Certaines de ces approches nécessitent la présence de matière aux propriétés très spécifiques, voire la violation des lois physiques que nous connaissons actuellement », explique Rezzolla.
En collaboration avec des collègues de l'Institut Tsung-Dao Lee de Shanghai (Chine), ce physicien basé à Francfort a présenté dans la revue Nature Astronomy une nouvelle possibilité de vérifier ces théories alternatives.
Jusqu'à présent, aucune donnée probante ne permettait de réfuter ou de confirmer ces théories – une lacune que les chercheurs comptent combler grâce à l'utilisation d'images d'ombres de trous noirs supermassifs.
« Cela nécessite deux choses », explique Rezzolla. « D'une part, des images d'ombres de trous noirs à haute résolution pour déterminer leur rayon avec la plus grande précision possible, et d'autre part, une description théorique de l'ampleur des écarts entre les différentes approches et la théorie de la relativité d'Einstein. »
Les scientifiques ont désormais présenté une description détaillée de la manière dont différents types de trous noirs hypothétiques divergent de la théorie de la relativité et de la façon dont cela se reflète dans les images d'ombres.
Pour étudier ce phénomène, l'équipe a réalisé des simulations informatiques tridimensionnelles très complexes qui reproduisent le comportement de la matière et des champs magnétiques dans l'espace-temps courbé entourant les trous noirs. À partir de ces simulations, les chercheurs ont ensuite généré des images de synthèse du plasma incandescent.
« La question centrale était la suivante : dans quelle mesure les images des trous noirs diffèrent-elles selon les différentes théories ? », explique Akhil Uniyal, auteur principal de l’étude et chercheur à l’Institut Tsung-Dao Lee.
partir de là, ils ont pu établir des critères clairs qui, grâce à de futures mesures à haute résolution, permettraient souvent de privilégier une théorie spécifique. Bien que les différences entre les images soient encore trop faibles avec la résolution actuelle de l'EHT, elles augmentent systématiquement avec l'amélioration de la résolution.
Découvrez les dernières actualités scientifiques, technologiques et spatiales grâce à plus de 100 000 abonnés qui font confiance à Phys.org pour leurs analyses quotidiennes. Inscrivez-vous à notre newsletter gratuite et recevez quotidiennement ou hebdomadairement des informations sur les percées, les innovations et les recherches importantes.
Pour résoudre ce problème, les physiciens ont développé une caractérisation universelle des trous noirs intégrant des approches théoriques très différentes.
« L'une des contributions les plus importantes de la collaboration EHT à l'astrophysique est de transformer les trous noirs en objets testables », souligne Rezzolla.
« Nous pensons que la théorie de la relativité continuera de se confirmer, comme elle l'a fait à maintes reprises jusqu'à présent.»
Jusqu'à présent, les résultats concordent avec la théorie d'Einstein. Cependant, l'incertitude de mesure demeure si élevée que seules quelques possibilités très exotiques ont été écartées.
Par exemple, il est peu probable que les deux trous noirs au centre de M87 et de notre Voie lactée soient des singularités nues (sans horizon des événements) ou des trous de ver – deux exemples parmi les nombreuses autres possibilités théoriques qui restent à vérifier.
« Même la théorie établie doit être constamment testée, surtout avec des objets extrêmes comme les trous noirs », ajoute le physicien. Ce serait une véritable révolution si la théorie d'Einstein était un jour invalidée.
L'EHT offre des opportunités exceptionnelles pour de telles mesures. Cette collaboration de plusieurs grands radiotélescopes à travers le monde atteint une résolution équivalente à celle d'un télescope de la taille de la Terre, permettant pour la première fois d'observer avec précision l'environnement immédiat des trous noirs. À l'avenir, d'autres télescopes terrestres devraient être intégrés à l'EHT.
Les scientifiques espèrent également la construction d'un radiotélescope spatial, ce qui améliorerait considérablement la résolution globale. Avec une telle résolution, il serait possible de soumettre diverses théories sur les trous noirs à des tests rigoureux.
Comme le montre la nouvelle étude présentée, cela requiert une résolution angulaire inférieure à un millionième de seconde d'arc, comparable à la résolution spatiale d'une pièce de monnaie sur la Lune depuis la Terre. Bien que cela dépasse les capacités actuelles, on s'attend à ce que cela devienne rapidement possible.
XXXXXXXXXXXXX
RESUME
Existe-t-il différents types de trous noirs ? Une nouvelle méthode met Einstein à l’épreuve.
Les images des ombres des trous noirs permettent de confronter la relativité générale d’Einstein à des théories alternatives prédisant différents types de trous noirs. Les simulations montrent que les écarts par rapport à la relativité se traduiraient par de subtiles différences dans les images des ombres, mais la résolution actuelle limite leur détection. De futures observations à plus haute résolution pourraient départager les théories concurrentes et mieux contraindre les alternatives exotiques.
XXXXXXXXXXXXXXXX
COMMENTAIRES
Cet article est trés enrichissant ,non par la qualité du doute qu'il jette sur la relativite générale mais par sa mise en évidence de notre insuffisance de connaissances sur les trous noirs ....Nous ignorons encore bien trop de choses !!!
Les disques d' accretion ,les ombres et leurs extensions etc ....tout cela ne suffit pas et surtout
l 'intérieuer des trous noirs restent encore spéculatifs !!
XXXXXXXXXXX
More information: The future ability to test theories of gravity with black-hole shadows, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02695-4.
Journal information: Nature Astronomy
Provided by Goethe University Frankfurt am Main
Explore further
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire