Hawking: les ondes gravitationnelles peuvent révolutionner l'astronomie

Hawking: les ondes gravitationnelles peuvent révolutionner l'astronomie

À la suite de l’annonce historique de la découverte des ondes gravitationnelles par un interféromètre laser dans l’observatoire des ondes gravitationnelles (LIGO) lancé la semaine dernière, le physicien et théoricien britannique des trous noirs a félicité la coopération dirigée par les États-Unis et a exprimé son enthousiasme pour l’importance de ce moment historique.

"Ces résultats confirment plusieurs prédictions très importantes de la théorie de la relativité générale d'Einstein", a déclaré Hawking à la BBC. "Cela confirme directement l'existence d'ondes gravitationnelles."

Comme il apparaît clairement, la détection directe de ces pulsations dans l'espace-temps confirme la théorie bien connue de la relativité générale d'Einstein. Mais ils nous ouvrent également les yeux sur un univers "obscur" jusque-là inconnu. L'astronomie utilise le spectre électromagnétique (par exemple, la lumière visible, les rayons X, l'infrarouge) pour étudier l'univers. Mais les objets qui n'émettent pas dans le spectre électromagnétique passent inaperçus. Nous savons maintenant comment détecter les ondes gravitationnelles et il ne peut y avoir de changement de paradigme dans la façon dont nous définissons et étudions certains des phénomènes cosmiques les plus énergétiques.

Animation de la fusion de deux trous noirs:

"Les ondes gravitationnelles fournissent une manière complètement nouvelle d'explorer l'univers", a déclaré Hawking. "La capacité de les détecter a un grand potentiel pour une révolution de l'astronomie."

Avec l'aide de deux stations d'observation de LIGO situées en Louisiane et à Washington, les physiciens ont non seulement découvert les ondes gravitationnelles. Grâce à ces ondes gravitationnelles, ils ont trouvé un signal plus clair qui correspond de très près au modèle théorique de la fusion de trous noirs, apparus il y a environ 1,3 milliard d'années-lumière de la Terre. Déjà à partir d'une analyse préliminaire du signal de trou noir résultant, Hawking s'est rendu compte que le système semblait similaire à la théorie qu'il avait développée dans les années 1970.

"Cette découverte est la première découverte du double système d'un trou noir et la première observation de la fusion de trous noirs", a-t-il déclaré. "Les propriétés observées de ce système sont conformes aux prédictions sur les trous noirs que j'ai faites ici à Cambridge en 1970."

Hawking, peut-être mieux connu pour ses travaux sur la fusion de la théorie quantique et de la physique des trous noirs, comprend que les trous noirs s'évaporent avec le temps. Cela le pousse à s’engager dans le fascinant «Firewall Paradox», qui continue de gronder dans la communauté des physiciens théoriciens. Mais ici, il se tourne vers son théorème de la zone de trou noir, qui est à la base de la «deuxième loi» de la mécanique du trou noir. Cette loi stipule que l'entropie, ou niveau de désorganisation de l'information, ne peut pas diminuer avec le temps dans le système du trou noir. La conséquence de ce théorème est qu’il a servi le 14 septembre à la confluence de deux trous noirs, à savoir que la surface combinée de l’objet final «est plus grande que la somme des surfaces des trous noirs initiaux». En outre, Hawking note que cette onde gravitationnelle correspond à la prédiction basée sur le «théorème de l'absence de pilosité» des trous noirs. Cela signifie qu'un trou noir peut être décrit par sa masse, sa charge électrique et son moment cinétique. Les détails sur la manière dont ce signal de la première onde gravitationnelle d'un trou noir sont en accord avec la théorie et complexes. Mais il est intéressant de noter que la première découverte a déjà permis aux physiciens de confirmer une théorie pluriannuelle, qui n’était jusqu’à présent que de simples observations non fondées sur des faits.

"Cette découverte est également un mystère pour les astrophysiciens", a déclaré Hawking. - «La masse de chacun des trous noirs est supérieure à celle attendue pour les objets formés en raison de l'effondrement gravitationnel de l'étoile. Alors, comment ces deux trous noirs se sont-ils avérés si massifs?

Cette question touche l'un des plus grands mystères entourant l'évolution d'un trou noir. Actuellement, les astronomes ont du mal à comprendre comment les trous noirs peuvent se développer et devenir si énormes. À un bout de l'échelle, il y a une masse stellaire de «trou noir», qui se forme dès qu'une étoile massive devient supernova, et nous avons également de nombreuses preuves de l'existence de géants supermassifs qui vivent au centre de la plupart des galaxies. Cependant, il y a une différence.

Interview originale de Hawking:

Si des trous noirs se développent en fusionnant et consomment de la matière stellaire, cela devrait être la preuve de la présence de trous noirs de toutes tailles. Mais la «masse intermédiaire» d'un trou noir et de trous noirs de plusieurs dizaines de masses solaires nous étonne rarement, et ils remettent en question la théorie de l'évolution des trous noirs. Le 14 septembre, nous avons capté le signal de la confluence de deux trous noirs de 29 et 36 masses solaires. Mais, comme Hawking l'a fait remarquer, la façon dont ces trous pourraient se fondre en un nous donne des indices pour examiner le processus de croissance des trous noirs.

Une chose est claire: c’est la première fois que nous avons la preuve directe de la fusion des trous noirs et c’est là le mécanisme clé qui sous-tend l’évolution de la théorie des trous noirs. Nous sommes donc sur la bonne voie.

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