La rencontre de deux trous noirs simulée pour la première fois

Des chercheurs de la NASA et de l’Institut de technologie de Rochester ont réussi à modéliser une collision entre deux trous noirs.

Représentation d'un trou noir dans l'espace
Représentation d'un trou noir dans l'espace
Photographie de GETTY IMAGES VIA ISTOCK

Les chocs entre 2 trous noirs, qui représentent des millions voire des milliards de fois la masse du Soleil, sont relativement fréquents dans l'Univers. Ce phénomène n'a pourtant jamais été observé. L'objectif de ces recherches est de déterminer où et comment regarder ce type d’interactions afin de parvenir, un jour, à les observer.

 

UNE DANSE INCANDESCENTE

Quarante-six jours de travail sur le supercalculateur Blue Water et ses 9 600 cœurs ont été nécessaires pour modéliser le choc entre ces deux trous noirs sous trois orbites différentes, offrant aux scientifiques une vue inédite sur ce phénomène encore bien mystérieux.

La vidéo de la NASA nous montre deux événements majeurs dans le processus de collision de ces deux monstres cosmiques de 3 millions de kilomètres de diamètre. Le premier concerne les quantités faramineuses de rayons X et ultraviolets émises par les gaz émanant des trous noirs. Le second temps fort concerne le choc de ces deux objets célestes qui produit des disques de gaz chauds autour de chacun d’eux, ainsi qu’un cercle de gaz froids entre eux. À l’avenir, il serait donc possible d’observer ce genre d’interactions en cherchant ce même type d’émission de rayons X et ultraviolets, ou  les courants de gaz chauds et froids.

 

TROUS NOIRS ET RELATIVITÉ GÉNÉRALE

Si les trous noirs restent source d’innombrables mystères pour les scientifiques, la théorie de la relativité générale d’Einstein, établie entre 1907 et 1915, nous a permis d’y voir un peu plus clair.

La théorie de la relativité générale abandonne la notion de « force » dans l’espace et la remplace par le concept de « courbure de l’espace-temps ». Ces courbures sont provoquées par la force de gravité des grands corps célestes, comme les planètes ou les étoiles. Pour faire simple, il suffit d'imaginer l’espace comme un tissu élastique où seraient tracées des lignes droites. Ce tissu représente l’espace sans l’influence d’aucune force de gravitation.

Un petit objet céleste n’exerçant aucune gravité, représenté par une petite bille, roulera sur ce tissu en suivant ces lignes droites. À l’inverse, une pierre placée au centre de ce même tissu représentant un corps céleste exerçant une force de gravité dans l’espace déformera ces lignes droites, qui deviendront courbées. La bille verra sa trajectoire complètement modifiée par la déformation du tissu. C’est ainsi que les petits corps célestes sont attirés par les forces de gravitation et voient leur trajectoire influencée par les courbures de l’espace-temps.

Pour représenter un trou noir, il faudrait une pierre assez lourde pour qu’elle s’enfonce complètement dans le tissu, jusqu’à disparaître. Les courbures de l’espace-temps seraient complètement déformées. Cependant, contrairement à ce que l’on pense, les trous noirs ne sont pas des « aspirateurs cosmiques » : si l’on remplaçait notre Soleil par un  trou noir de la même masse, on ne verrait pas la différence en termes de gravité.

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