Une nouvelle théorie propose que les trous noirs puissent exister en paires équilibrées, apparaissant comme une seule en raison d’une force appelée « constante cosmologique ». Cette force, combinée à l’attraction gravitationnelle, maintient les trous noirs à une distance fixe malgré l’expansion de l’Univers.
Les scientifiques théorisent un équilibre trou noir des paires peuvent exister, apparaissant comme une seule, grâce à la « constante cosmologique » équilibrant l’expansion cosmique et l’attraction gravitationnelle.
Des chercheurs de l’Université de Southampton, en collaboration avec des collègues des universités de Cambridge et de Barcelone, ont montré qu’il est théoriquement possible que les trous noirs existent en paires parfaitement équilibrées – maintenues en équilibre par une force cosmologique – imitant un seul trou noir.
Les trous noirs sont des objets astronomiques massifs dotés d’une attraction gravitationnelle si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s’en échapper. Ils sont incroyablement denses. Un trou noir pourrait emballer la masse de la Terre dans un espace de la taille d’un pois.
Le rôle du mouvement de l’univers sur les trous noirs
Les théories conventionnelles sur les trous noirs, basées sur la théorie de la relativité générale d’Einstein, expliquent généralement comment des trous noirs statiques ou en rotation peuvent exister seuls, isolés dans l’espace. Les trous noirs par paires seraient finalement contrecarrés par la gravité, car elle les attire ensemble jusqu’à une ultime collision.
Cependant, cela est vrai si l’on suppose que l’Univers est immobile. Mais qu’en est-il d’un objet qui bouge constamment ? Des paires de trous noirs pourraient-ils exister en harmonie dans un Univers en constante expansion, peut-être se faisant passer pour un seul ?
Deux trous noirs peuvent être maintenus à une distance fixe lorsque leur attraction gravitationnelle (flèches rouges) est compensée par l’expansion cosmique (flèches bleues) associée à une constante cosmologique. Une telle situation imiterait un seul trou noir pour les observateurs lointains. Crédit : APS/Alan Stonebraker
« Le modèle standard de la cosmologie suppose que Big Bang a donné naissance à l’Univers et que, il y a environ 9,8 milliards d’années, il a été dominé par une force mystérieuse, appelée « énergie noire », qui accélère l’Univers à un rythme constant », explique le professeur Oscar Dias de l’Université de Southampton.
L’impact de la constante cosmologique
Les scientifiques appellent cette force mystérieuse une « constante cosmologique ». Dans un Univers expliqué par la théorie d’Einstein avec une constante cosmologique, les trous noirs sont immergés dans un fond cosmologique accéléré. Cela déplace les objectifs théoriques sur la façon dont les trous noirs peuvent interagir et exister ensemble.
Grâce à des méthodes numériques complexes, l’équipe à l’origine de cette dernière étude montre que deux trous noirs statiques (non tournants) peuvent exister en équilibre – leur attraction gravitationnelle étant compensée par l’expansion associée à une constante cosmologique. Même dans l’accélération d’un Univers en constante expansion, les trous noirs restent verrouillés à une distance fixe les uns des autres. Même si l’expansion tente de les séparer, l’attraction gravitationnelle compense.
« Vu de loin, une paire de trous noirs dont l’attraction est compensée par l’expansion cosmique ressemblerait à un seul trou noir. Il peut être difficile de détecter s’il s’agit d’un seul trou noir ou de deux », commente le professeur Dias.
Le professeur Jorge Santos de l’Université de Cambridge ajoute : « Notre théorie a fait ses preuves pour une paire de trous noirs statiques, mais nous pensons qu’elle pourrait également être appliquée à des trous noirs en rotation. En outre, il semble plausible que notre solution soit valable pour trois, voire quatre trous noirs, ouvrant ainsi toute une gamme de possibilités.
Cette étude a été menée par le professeur Oscar Dias (Université de Southampton), le professeur Gary Gibbons (Université de Cambridge), le professeur Jorge Santos (Université de Cambridge) et le Dr Benson Way (Université de Barcelone).
