Les chercheurs qui étudient les effets d’une collision massive de trous noirs ont peut-être confirmé le phénomène gravitationnel prédit par Albert Einstein il y a un siècle.
selon Nouvelle recherche publiée aujourd’hui (Ouvre dans un nouvel onglet) (12 octobre) dans Nature, le phénomène – connu sous le nom de précipitation et similaire au mouvement bancal parfois observé dans une toupie – s’est produit lorsque deux anciens trous noirs Ils se sont brisés et ont fusionné en un seul. Au fur et à mesure que les deux objets massifs se rapprochaient, ils ont libéré des ondulations massives à travers le tissu de l’espace-temps connu sous le nom d’ondes gravitationnelles, qui ont explosé à travers l’univers, transportant l’énergie et le moment cinétique loin des trous noirs fusionnés.
Les scientifiques ont détecté pour la première fois ces ondes émises par les trous noirs en 2020 en utilisant Interféromètre laser à ondes gravitationnelles (LIGO) aux États-Unis et les capteurs d’ondes gravitationnelles de Virgo en Italie. Maintenant, après des années d’étude des modèles d’ondes, les chercheurs ont confirmé que l’un des trous noirs tournait comme un fou, à un degré jamais vu auparavant.
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Le trou noir en rotation était tordu et tournait 10 milliards de fois plus vite que tout ce qui avait été observé auparavant, déformant tellement l’espace et le temps qu’il a fait vaciller les trous noirs – ou vaciller – sur leurs orbites.
Les chercheurs ont observé une présence proactive dans tout, des têtes de broche aux Systèmes stellaires mourants, mais jamais dans des objets massifs comme les systèmes de trous noirs binaires, où le balai cosmique tourne autour d’un centre commun. Cependant, Einstein Théorie générale de la relativité Il a prédit il y a plus de 100 ans que la précession devrait se produire dans des choses aussi grandes que les trous noirs binaires. Maintenant, disent les auteurs de l’étude, ce phénomène rare a été observé dans la nature pour la première fois.
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« Nous avons toujours pensé que les trous noirs binaires pouvaient faire exactement cela », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Mark Hannam, directeur du Gravity Exploration Institute de l’Université de Cardiff au Royaume-Uni. déclaration (Ouvre dans un nouvel onglet). « Nous espérions un exemple depuis les premières découvertes d’ondes gravitationnelles. Nous avons dû attendre cinq ans et plus de 80 découvertes distinctes, mais nous en avons enfin une !
Les trous noirs en question étaient plusieurs fois plus grands que les trous noirs le soleilLa plus grande des deux est estimée à environ 40 masses solaires. Les chercheurs ont détecté pour la première fois les vents de la paire binaire en 2020, lorsque LIGO et Virgo ont détecté une explosion d’ondes gravitationnelles provenant de la supposée collision de deux trous noirs. L’équipe a nommé cette collision GW200129, pour la date de sa découverte (29 janvier 2020).
Depuis lors, d’autres scientifiques se sont penchés sur les données initiales des ondes gravitationnelles, révélant d’étranges secrets sur cette collision épique. (Bien que les scientifiques ne disposent que d’ondes gravitationnelles et d’aucune observation directe, ils ne peuvent pas déterminer l’emplacement exact des trous noirs.)
Par exemple, en mai 2022, une équipe de chercheurs a calculé que la fusion entre trous noirs était à la fois volumineux et déséquilibréavec des ondes gravitationnelles émises par la collision dans une direction tandis que le trou noir nouvellement fusionné est susceptible d’être « éjecté » de sa galaxie mère à plus de 3 millions de miles par heure (4,8 millions de km/h) dans la direction opposée.
Cette nouvelle recherche dans la revue Nature suggère que les deux trous noirs avaient une relation chaotique avant leur fusion violente. Alors que les deux corps géants se traînaient dans une orbite de plus en plus proche, ils ont commencé à se balancer comme des toupies gonflées, avançant plusieurs fois par seconde. Selon les auteurs de l’étude, ce pré-effet est estimé être 10 milliards de fois plus rapide que tout autre effet jamais mesuré.
Ces résultats valident Einstein, qui avait prédit que de tels effets étaient possibles dans certains des grands objets de l’univers. Mais les résultats soulèvent également la question de savoir si les fusions de trous noirs bancales comme celle-ci sont aussi rares qu’on le pensait auparavant.
« Le plus grand trou noir de ce binaire, qui était environ 40 fois plus grand que le Soleil, tournait aussi vite que physiquement possible », a déclaré le co-auteur de l’étude, Charlie Hoy, chercheur à l’Université de Cardiff au moment de l’étude. Maintenant à l’Université de Portsmouth au Royaume-Uni, « Nos modèles actuels de la façon dont les binaires se forment suggèrent que ce modèle était très rare, peut-être un sur mille. Ou cela pourrait être un signe que nos modèles doivent changer. »
Publié à l’origine sur Live Science.
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