Bien que l'objet mystérieux d'un nouveau type soit, pour l'instant, une hypothétique construction mathématique, de nouvelles simulations,
Comment tout cela a-t-il commencé?
Il n’y aurait pas de nouvelle recherche sans gravitationvagues Ce sont des changements dans le champ gravitationnel qui se propagent comme des ondes. Ils sont émis par des masses en mouvement, mais après rayonnement, ils s'en séparent et existent indépendamment de ces masses. Mathématiquement lié à une perturbation de la métrique de l’espace-temps et peut être décrit comme des « ondulations de l’espace-temps ». En d’autres termes, il s’agit de fluctuations de l’espace-temps qui s’éloignent des objets massifs se déplaçant avec accélération. Plus l'accélération et la masse d'un objet sont élevées, plus la vibration est importante.
Je parle pour la première fois d’ondes gravitationnellesl'éminent physicien Albert Einstein, qui a prédit il y a un siècle leur existence dans le cadre de la théorie de la relativité générale (GTR). Cependant, ils n’ont été découverts qu’en 2015, ce qui a choqué le monde de l’astrophysique car cela a confirmé l’existence de trous noirs.
Notion de trou noir. Photo: Alain
Un trou noir est une région de l'espace-tempsayant une attraction gravitationnelle si forte qu'aucune particule ou rayonnement électromagnétique ne peut en sortir. La limite de cette région s'appelle l'horizon des événements. Au printemps 2019, les médias du monde entier ont montré la première photographie d'un trou noir (plus précisément, sa "silhouette"). La conférence de presse, où les résultats de la découverte scientifique ont été présentés, s'est tenue dans six villes à la fois - de Washington à Bruxelles et Tokyo.
Et si… ?
Inspirée par ces découvertes, une équipe de scientifiquesL'Université Johns Hopkins a décidé d'étudier la possibilité d'autres objets qui pourraient, en théorie, produire des effets gravitationnels similaires, mais que les capteurs sur Terre les liraient comme des trous noirs. Les physiciens appelaient ces objets des solitons topologiques. De nouvelles simulations représentent l’un d’entre eux de manière réaliste. De loin, cela ressemble à une photographie floue d'un trou noir, mais de près, c'est quelque chose de complètement différent.
Qu'est-ce qu'un solon ?
A ce stade, l'objet est hypothétique. Mais le fait que l'équipe l'ait construit à l'aide d'équations mathématiques et ait montré à quoi il ressemble grâce à des simulations suggère qu'il pourrait y avoir d'autres types de corps célestes dans l'espace, cachés même aux meilleurs télescopes de la Terre.
Selon les données obtenues, la topologiele soliton déforme l'espace comme un trou noir, mais se comporte différemment. Il émet de faibles faisceaux de lumière qui ne peuvent échapper à la forte force gravitationnelle d'un vrai trou.
Clip vidéo montrant les effets de lentille gravitationnelle provoqués par l'absence d'un objet dans le champ de vision de l'observateur, d'un trou noir et d'un soliton topologique.
Crédit : Pierre Heidmann / Université Johns Hopkins
"La lumière est très courbée, mais au lieu deabsorbée, comme dans un trou noir, elle se dissipe dans des mouvements bizarres, jusqu'à ce qu'à un moment donné elle vous revienne de manière chaotique. Vous ne voyez pas la tache sombre. Tout ce que vous voyez est un « flou », ce qui signifie que la lumière tourne énormément autour de cet objet étrange », écrivent les auteurs de l’étude.
Le champ gravitationnel d'un trou noir est telIl est fort que la lumière puisse tourner autour d'elle à une certaine distance du centre, tout comme la Terre tourne autour du Soleil. Il définit le bord de « l’ombre » du trou noir, de sorte que toute lumière incidente se trouve dans « l’horizon des événements » et ne puisse pas s’échapper.
Qu'ont fait les scientifiques ?
Les physiciens de Hopkins ont simulé plusieursdes scénarios utilisant des images de l'espace comme si elles étaient capturées par une caméra, plaçant un trou noir et un soliton topologique devant l'objectif. En conséquence, ils ont reçu des images déformées en raison de l’influence gravitationnelle de corps massifs.
Les solitons sont les meilleurs modèles de la façon dontLes nouveaux objets de gravité quantique ressemblent aux trous noirs. Ils avaient précédemment créé des modèles d’étoiles bosoniques, d’étoiles gravitationnelles et d’autres objets hypothétiques susceptibles d’avoir des effets gravitationnels similaires à ceux de formes exotiques de matière.
Concept de trou noir : Creazilla
"Il s'agit de la première simulation d'un phénomène astrophysiquement significatifobjets de la théorie des cordes, puisque nous pouvons caractériser les différences entre un soliton topologique et un trou noir comme si un observateur les voyait dans le ciel », expliquent les auteurs de l’étude.
Qu’est-ce que la théorie des cordes a à voir là-dedans ?
Les auteurs de la nouvelle étude ont utilisé divers résultats de la théorie des cordes et, en 2021, ont découvert des moyens de construire des solitons topologiques en utilisant la théorie de la relativité générale d'Einstein.
La théorie des cordes est une branche de la physique théorique,étudier la dynamique de l'interaction des objets non pas comme des particules ponctuelles, mais comme des objets étendus unidimensionnels, les soi-disant chaînes quantiques. Cette théorie est l'une des tentatives de combiner la théorie générale de la relativité et la physique quantique.
La gravité et le monde quantique sont historiquement considérésen face, des processus différents. Mais selon les chercheurs, ce n’est pas tout à fait vrai. les scientifiques essayaient de créer une « théorie du tout » pour unifier la relativité et le monde quantique. Ce faisant, les physiciens ont créé de nombreuses théories très inhabituelles, l’une d’entre elles étant la théorie des cordes.
Pourquoi la nouvelle étude est-elle si importante ?
La particularité de la nouvelle étude est précisément la suivante :il explique les théories de base sur le fonctionnement interne de l'Univers que l'on ne trouve pas dans d'autres modèles. Il utilise la théorie des cordes, qui réconcilie la mécanique quantique et la théorie de la gravité d'Einstein.
«C'est le début d'une merveilleuse rechercheprogrammes. Nous espérons qu’à l’avenir nous pourrons réellement proposer de nouveaux types d’étoiles ultra-compactes, composées de nouveaux types de matière issue de la gravité quantique.
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Photo de couverture : Yukterez