Des astronomes européens ont calculé à quoi ressemblent les trous noirs dans des théories alternatives de la gravité.
La simulation du projet BlackHoleCam est la simulation la plus avancée jamais réalisée. Le résultat est important car il aide à interpréter les vues futures de l'ombre d'un trou noir. Ces images sont attendues du projet Event Horizon Telescope dans les années à venir. La recherche a été publiée aujourd'hui dans Nature Astronomy .
En utilisant les simulations à grande échelle, il a été montré que dans certains cas, les trous noirs supermassifs "normaux", comme le prédit la théorie générale de la relativité d'Einstein, et les trous noirs comme prédit par les théories alternatives de la gravité, peuvent être à peine distinguables les uns des autres.
Les chercheurs ont étudié la matière tombant sur les trous noirs à partir du disque d'accrétion en rotation et ont calculé le rayonnement émis. La lumière aspirée dans un trou noir devient la proie de l'horizon des événements (une région de l'espace-temps d'où rien ne peut s'échapper). Cet horizon des événements peut être vu sous la forme d'une "ombre". La taille et la forme de cette ombre sont déterminées par les propriétés du trou noir, mais aussi par la théorie de la gravité.
La manière dont la lumière est déviée autour des trous noirs alternatifs était déjà connue, mais il est également important de comprendre d'où provient exactement la lumière. Le code que les scientifiques ont utilisé maintenant inclut également pour la première fois comment le gaz se déplace autour d'un trou noir dans des théories alternatives de la gravité et où la lumière est émise. Le supercalculateur de l'Institut Goethe de Francfort y travaille depuis des mois sous la direction de Luciano Rezzolla et Yosuke Mizuno. Les scientifiques ont également inclus la qualité d'image des instruments actuels dans leurs calculs.
Un exemple de trou noir prédit par Einstein est le trou noir supermassif au centre de notre Voie lactée, Sagittarius A* (Sgr A*). Les trous noirs n'ont jamais été observés directement, bien que leur existence ait été confirmée ces dernières années lorsque des détecteurs d'ondes gravitationnelles ont capté le signal de la fusion de trous noirs dans des galaxies lointaines. Avec le télescope Event Horizon (un réseau mondial d'antennes paraboliques sensibles), les astronomes, y compris ceux de l'équipe BlackHoleCam financée par le Conseil européen de la recherche (ERC), veulent prendre la première image de l'ombre du trou noir au centre de la Terre Voie lactée.
Maintenant que les simulations ont montré que certains trous noirs au sein de théories alternatives se distinguent difficilement des trous noirs "d'Einstein", les chercheurs doivent être prudents. Le professeur de Nimègue Falcke, qui a formulé l'idée d'attraper l'ombre d'un trou noir avec des radiotélescopes il y a vingt ans, reste optimiste :"C'est un grand pas en avant que nous soyons enfin capables de simuler à quoi ressemblent les trous noirs pour chaque la théorie de la gravitation et comment ils attirent la matière. Le premier objectif du télescope Event Horizon est d'observer et de confirmer l'ombre d'un trou noir, quel qu'il soit. C'est encore possible, mais nous ne pouvons certainement pas encore exclure toutes les alternatives. La théorie d'Einstein reste l'une des préférées, mais nous devons continuer à la tester. Avec ce résultat, nous savons maintenant comment développer davantage la technologie que nous utilisons actuellement, afin de pouvoir produire des images encore plus nettes à l'avenir."
Selon Michael Kramer du Max-Planck-Institut für Radioastronomie à Bonn, l'un des co-PI du projet BlackHoleCam, il existe également d'autres moyens de distinguer les trous noirs. "Vous pourriez lever l'ambiguïté entre les différentes théories en trouvant des pulsars à proximité immédiate du trou noir et en mesurant très précisément leur orbite." Les scientifiques recherchent maintenant ces objets près de Sgr A*.
L'équipe mettra éventuellement le code développé à la disposition d'autres scientifiques ayant des théories gravitationnelles alternatives afin qu'ils puissent simuler leurs idées.
