Les ondes gravitationnelles découvertes par les détecteurs de l'observatoire LIGO auraient pu survenir non pas au cours de fusions de trous noirs, mais à la suite de «l'effondrement» des soi-disant trous de ver, tunnels dans le tissu de l'espace-temps, disent les physiciens dans un article publié dans la revue Physical Review D.
«Le« tremblement »spécial qui se produit dans les dernières étapes de la fusion des trous noirs disparaît progressivement si l'objet généré par eux a un horizon d'événement. Dans le cas où cela n’existe pas, comme dans les trous de ver, ces vibrations ne disparaissent pas complètement - elles provoquent une sorte d’écho, une série de rafales, comme si nous criions dans un puits », explique Pablo Bueno (Pablo Bueno) de l'Université catholique de Louvain (Belgique).
Le détecteur d'ondes gravitationnelles LIGO a été construit en 2002 selon des projets et des plans développés par Kip Thorn, Rainer Weiss et Ronald Drever à la fin des années 1980. Lors de la première étape de ses travaux, qui a duré 8 ans, LIGO n'a pas été en mesure de détecter les oscillations "d'Einstein" de l'espace-temps, après quoi le détecteur a été éteint et les 4 années suivantes, les scientifiques ont passé à mettre à jour et à augmenter la sensibilité.
Ces efforts ont porté leurs fruits - en septembre 2015, presque immédiatement après l'inclusion du LIGO mis à jour, les scientifiques ont découvert une rafale d'ondes gravitationnelles générées par la fusion de trous noirs avec une masse totale de 53 soleils. En 2016, les participants russes et étrangers au projet ont découvert deux autres traces de fusion de trous noirs, et l'année dernière - deux autres événements similaires et une explosion née de la fusion d'étoiles à neutrons.
La masse inhabituellement importante de ces objets, ainsi que certaines de leurs autres propriétés, ont amené Bueno et ses collègues à se demander s'il s'agissait en fait de trous noirs. Le fait est que la théorie de la relativité et ses extensions supposent que des ondes gravitationnelles similaires peuvent survenir à la suite de l'effondrement ou de la fusion d'autres objets exotiques, tels que des «trous de ver».
C'est ainsi que les scientifiques appellent une sorte de «tunnels» reliant deux points situés dans différentes régions de l'espace ou du temps. Pour qu'un tel canal dans la structure de l'espace-temps existe, une forme de matière exotique est nécessaire, qui aurait une densité d'énergie négative, ou un objet similaire à un trou noir en taille et en masse.
Ces objets, comme l'expliquent Bueno et ses collègues, auront un «plus» par rapport aux trous noirs - ils n'auront pas d'horizon des événements, dont l'existence est encore extrêmement difficile à expliquer dans le cadre de la physique quantique. Son absence, comme les physiciens l'ont longtemps supposé, modifiera le comportement des ondes gravitationnelles générées par les «trous de ver».
Les auteurs de l'article ont découvert ces changements et ont tenté de les retrouver dans les données collectées par LIGO en créant un modèle informatique d'un tel tunnel spatial. Comme le montrent ces calculs, le premier sursaut d'ondes gravitationnelles généré par un trou noir ou "trou de ver" coïncide en fait complètement, c'est pourquoi il est impossible de les distinguer les uns des autres à ce stade.
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D'autre part, des différences similaires émergent dans la dernière étape de ce cataclysme cosmique, que les astronomes appellent «ringdown». Typiquement, un tel «écho» gravitationnel disparaît rapidement lors de l'observation des trous noirs du fait que son horizon d'événements l'aide à se débarrasser rapidement de ces fluctuations.
Cela ne se produit pas dans le cas des «trous de ver» - ils continueront à émettre périodiquement des rafales d'ondes gravitationnelles avec un spectre et une force strictement définis. Un tel écho, comme le notent les scientifiques, existera des dizaines de fois plus longtemps que le premier sursaut d'oscillations spatio-temporelles, mais en même temps il sera nettement plus faible en force.
Jusqu'à présent, admet Bueno, il n'y a aucune trace d'un tel "écho gravitationnel" dans les données du LIGO, mais la mise à jour du détecteur de l'observatoire, prévue pour cette année, pourrait lui permettre de "voir" ces signaux faibles mais extrêmement importants pour les scientifiques qui les aideront à réconcilier la théorie. relativité et physique quantique.
