Au centre de notre galaxie de la Voie lactée habite un géant. Un objet si massif que rien ne peut échapper à son attraction gravitationnelle, pas même la lumière. En fait, nous pensons que la plupart des galaxies en ont une. Ce sont, bien sûr, des trous noirs supermassifs.
Les trous noirs supermassifs sont des étoiles qui se sont effondrées dans une singularité. La théorie générale de la relativité d'Einstein a prédit leur existence. Et ces trous noirs sont entourés par ce que l'on appelle un horizon d'événements, qui est un peu comme le point de non-retour de tout ce qui se rapproche trop du trou noir. Mais personne n'a encore prouvé l'existence de l'horizon des événements.
Certains théoriciens pensent que quelque chose d'autre pourrait se trouver au centre des galaxies, un événement objet supermassif plus étrange qu'un trou noir supermassif. Les théoriciens pensent que ces objets ont en quelque sorte évité le sort d’un trou noir et ne se sont pas effondrés dans une singularité. Ils n'auraient pas d'horizon des événements et auraient plutôt une surface solide.
«Notre objectif ici est de transformer cette idée d'un horizon des événements en une science expérimentale et de savoir si les horizons des événements existent vraiment ou non», - Pawan Kumar professeur d'astrophysique, Université du Texas à Austin.
Une équipe de chercheurs de l'Université du Texas à Austin et de l'Université Harvard s'est attaquée au problème. Wenbin Lu, Pawan Kumar et Ramesh Narayan voulaient éclairer le problème de l'horizon des événements. Ils se sont interrogés sur l'objet de surface solide, et ce qui se passerait lorsqu'un objet comme une étoile entre en collision avec lui. Ils ont publié leurs résultats dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
«Notre objectif ici est de transformer cette idée d'un horizon d'événements en une science expérimentale et de savoir si des horizons d'événements existent vraiment ou non», a déclaré Pawan Kumar, professeur d'astrophysique à l'Université du Texas à Austin, dans une presse. Libération.
Puisqu'un trou noir est une étoile effondrée en une singularité, il n'a pas de surface et a plutôt un horizon d'événement. Mais si l'autre théorie s'avère vraie et que l'objet a une surface solide au lieu d'un horizon d'événements, alors tout objet entrant en collision avec lui serait détruit. Si une étoile devait entrer en collision avec cette surface dure et être détruite, l'équipe a supposé que le gaz de l'étoile envelopperait l'objet et brillerait brillamment pendant des mois, voire des années.
Si tel était le cas, alors l'équipe savait quoi chercher. Ils ont également déterminé à quelle fréquence cela se produirait.
"Nous avons estimé le taux d'étoiles tombant sur des trous noirs supermassifs", a déclaré Lu dans le même communiqué de presse. «Presque toutes les galaxies en ont un. Nous n'avons considéré que les plus massives, qui pèsent environ 100 millions de masses solaires ou plus. Il y en a environ un million à quelques milliards d'années-lumière de la Terre. »
Maintenant, ils avaient besoin d'un moyen de rechercher ces objets dans le ciel, et ils l'ont trouvé dans les archives du télescope Pan-STARRS. Pan-STARRS est un télescope de 1,8 mètre à Hawaï. Ce télescope a récemment terminé une étude de la moitié de l'hémisphère nord du ciel. Dans cette enquête, Pan-STAARS a passé 3,5 ans à chercher des objets transitoires dans le ciel, des objets qui s'éclaircissent puis s'estompent. Ils ont fouillé les archives Pan-STARR à la recherche d'objets transitoires qui avaient la signature qu'ils avaient prédite des étoiles entrant en collision avec ces objets supermassifs à surface dure.
Le trio a prédit que dans le délai de 3,5 ans saisi par l'enquête Pan-STAARS, 10 de ces collisions se produiraient et devraient être représentées dans les données.
"Il s'avère qu'il aurait dû en détecter plus de 10, si la théorie de la surface dure est vraie." - Wenbin Lu, Département d'astronomie, Université du Texas à Austin.
«Compte tenu du taux d'étoiles tombant sur les trous noirs et de la densité numérique des trous noirs dans l'univers proche, nous avons calculé combien de tels transitoires Pan-STARRS auraient dû détecter sur une période de fonctionnement de 3,5 ans. Il s'avère qu'il aurait dû en détecter plus de 10, si la théorie de la surface dure est vraie », a déclaré Lu.
L'équipe n'a trouvé aucune des poussées auxquelles ils s'attendaient pour voir si la théorie de la surface dure est vraie.
«Notre travail implique que certains, et peut-être tous, les trous noirs ont des horizons d'événements…» - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Ce qui peut sembler être un échec n'en fait pas partie, bien sûr. Pas pour Einstein, en tout cas. Cela représente un autre test réussi de la théorie de la relativité générale d'Einstein, montrant que l'horizon des événements prédit dans sa théorie semble exister.
Quant à l'équipe, elle n'a pas encore abandonné l'idée. En fait, selon Pawan Kumar, professeur d'astrophysique, Université du Texas à Austin, «Notre motif n'est pas tant d'établir qu'il y a une surface dure, mais de repousser les limites de la connaissance et de trouver des preuves concrètes qu'il existe réellement un horizon d'événement autour des trous noirs.
"La relativité générale a passé un autre test critique." - Ramesh Narayan, Centre Harvard-Smithsonian d'astrophysique.
"Notre travail implique que certains, et peut-être tous, les trous noirs ont des horizons d'événements et que le matériau disparaît vraiment de l'univers observable lorsqu'il est attiré dans ces objets exotiques, comme nous l'attendions depuis des décennies", a déclaré Narayan. "La relativité générale a passé un autre test critique."
L'équipe prévoit de continuer à rechercher les poussées associées à la théorie des surfaces dures. Leur regard sur les données Pan-STARRS n'était que leur première fissure.
Ils espèrent améliorer leur test avec le prochain grand télescope synoptique (LSST) en cours de construction au Chili. Le LSST est un télescope à champ large qui capturera des images du ciel nocturne toutes les 20 secondes sur une période de dix ans. Toutes les quelques nuits, le LSST nous donnera une image de tout le ciel nocturne disponible. Cela rendra l'étude des objets transitoires beaucoup plus facile et efficace.
Plus de lecture: Montée des super télescopes: le grand télescope synoptique
Sources:
- Est-ce que les étoiles tombent tranquillement dans des trous noirs ou s'écroulent dans quelque chose de totalement inconnu?
- Les événements de perturbation stellaire soutiennent l'existence de l'horizon des événements du trou noir
