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La première photo d’un trou noir soutient la théorie de la relativité d’Einstein

La théorie d’Einstein, ou l’idée que la gravité est la matière déformant l’espace-temps, persiste depuis cent ans alors que de nouvelles découvertes astronomiques ont été faites.

Des chercheurs de la collaboration Event Horizon Telescope, l’équipe qui a imaginé le trou noir central de la galaxie M87 l’année dernière, ont analysé «l’ombre» du trou noir.

Les trous noirs ne projettent pas d’ombres au sens habituel du terme, car ce ne sont pas des objets solides qui empêchent la lumière de les traverser.

Au lieu de cela, les trous noirs interagissent un peu différemment avec la lumière mais créent un effet similaire. Un trou noir peut attirer la lumière vers lui-même, et bien que la lumière ne puisse pas s’échapper de l’intérieur d’un trou noir, il est possible que la lumière fasse une escapade dans une région autour de l’horizon des événements, ou point de non-retour. Cet espace intermédiaire peut ressembler à une ombre.

Parce que les trous noirs ont une gravité si immense, qui courbe l’espace-temps, ils peuvent en fait agir comme une loupe qui fait paraître l’ombre du trou noir plus grande qu’elle ne l’est.

L’équipe de recherche a mesuré cette distorsion et a constaté que la taille de l’ombre de ce trou noir s’alignait sur la théorie de la relativité – ou la matière déformant l’espace-temps pour créer la gravité.

L’étude publiée jeudi dans la revue Physical Review Letters.
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“Ce n’est vraiment que le début. Nous avons maintenant montré qu’il est possible d’utiliser l’image d’un trou noir pour tester la théorie de la gravité”, a déclaré Lia Medeiros, co-auteur de l’étude et postdoctorante à l’Institute for Advanced Study du New Jersey. , dans un rapport. “Ce test sera encore plus puissant une fois que nous aurons imagé le trou noir au centre de notre propre galaxie et dans les futures observations EHT avec des télescopes supplémentaires qui seront ajoutés au réseau.”

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C’est un test de gravité extrême, ici au bord d’un trou noir supermassif, par rapport aux précédents tests de gravité comme la détection d’ondes gravitationnelles ou d’ondulations dans l’espace-temps ou encore le déplacement de la lumière des étoiles observé lors de l’éclipse solaire de 1919.

Cette visualisation, incluant la première image d'un trou noir, montre la nouvelle jauge développée pour tester les prédictions des théories de gravité modifiées par rapport à la mesure de la taille de l'ombre M87.

Le trou noir de cette étude est 6,5 milliards de fois plus massif que notre soleil, alors que les détecteurs d’ondes gravitationnelles sur Terre surveillent les trous noirs qui représentent cinq à plusieurs dizaines de fois la masse du soleil.

Cette gamme permet de mieux comprendre les propriétés des trous noirs, à la fois les aspects visibles et leurs structures invisibles.

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“En utilisant la jauge que nous avons développée, nous avons montré que la taille mesurée de l’ombre du trou noir dans M87 resserre la marge de manœuvre pour les modifications de la théorie de la relativité générale d’Einstein par presque un facteur de 500, par rapport aux tests précédents dans le système solaire”, a déclaré Feryal Özel, co-auteur de l’étude et professeur d’astrophysique à l’Université de l’Arizona, dans un communiqué. “De nombreuses façons de modifier la relativité générale échouent à ce nouveau test d’ombre du trou noir plus strict.”

Maintenant que les chercheurs savent qu’ils peuvent utiliser des images de trous noirs pour tester la théorie de la gravité, cela ouvre plus de possibilités pour l’avenir.

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“Avec les observations d’ondes gravitationnelles, cela marque le début d’une nouvelle ère dans l’astrophysique des trous noirs”, a déclaré Dimitrios Psaltis, auteur principal de l’étude et professeur d’astrophysique à l’Université de l’Arizona, dans un communiqué.

Alors que la théorie de la relativité a réussi tous les tests qui lui ont été lancés jusqu’à présent, une étude plus approfondie est nécessaire pour confirmer si elle continue de correspondre aux objets astrophysiques.

“Pour la première fois, nous avons une jauge différente par laquelle nous pouvons faire un test qui est 500 fois meilleur, et cette jauge est la taille de l’ombre d’un trou noir”, a déclaré Özel. «Lorsque nous obtenons une image du trou noir au centre de notre propre galaxie, nous pouvons alors limiter encore davantage les écarts par rapport à la relativité générale».

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