Dans cette possibilité alternative, l'étoile se retrouve comme un objet qui a l'air aussi noir qu'un trou noir, mais qui est en fait de l'énergie noire. Cela ouvre des perspectives pour résoudre certains problèmes ennuyeux en astronomie.
Nous devons invariablement des découvertes en astronomie à de nouveaux télescopes encore plus puissants ou à d'autres instruments de mesure de haute technologie, qui nous permettent de regarder plus loin et plus clairement dans l'univers. Le fait que vous puissiez également acquérir de nouvelles connaissances en bricolant avec des équations mathématiques du siècle dernier semble presque trop fou pour les mots. Pourtant, c'est exactement ce qu'affirment l'astronome Kevin Croker et le mathématicien Joel Weiner.
Les deux chercheurs de l'Université d'Hawaï – Weiner étant entre-temps émérite – se sont à nouveau penchés sur les équations de Friedmann, du nom du mathématicien russe Aleksandr Friedmann (1888-1925). Ces équations mathématiques sont une version simplifiée et plus gérable de la théorie générale de la relativité d'Einstein. Les cosmologistes l'utilisent avec gratitude depuis des décennies pour modéliser l'expansion de l'univers.
L'univers et les étoiles peuvent en effet s'influencer mutuellement
Mais nos deux scientifiques les renvoient maintenant avec désinvolture à la corbeille à papier. Plus précisément, ils butent sur l'hypothèse de Friedmann, jusqu'ici vécue par tout le monde comme plausible, selon laquelle la grande échelle – l'univers – et la petite échelle – les étoiles – ne s'influencent pas mutuellement. Dans une publication du 28 août 2019, ils montrent que des objets très compacts comme les trous noirs ou les étoiles à neutrons peuvent effectivement influencer le développement de l'univers et que l'évolution de l'univers a aussi un impact sur le développement des astres compacts.
Ils proposent donc des équations corrigées. Et ils pourraient jeter un nouvel éclairage sur le monde des trous noirs et de l'énergie noire.
Les trous noirs continuent de faire appel à l'imagination. Cela est redevenu clair le 10 avril 2019 lorsque la photo de Powehi a fait la presse mondiale. Powehi, hawaïen pour "source sombre ornée de création sans fin", fait référence au trou noir au centre de la galaxie M87, à partir duquel les chercheurs ont compilé la célèbre image à partir d'observations avec huit radiotélescopes. Vous pouvez déjà dire que ce sera à nouveau bingo lorsque les scientifiques nous offriront dans environ cinq ans une vidéo en temps réel du trou noir au centre de notre propre galaxie.
Les trous noirs contiennent donc tellement d'étrangeté qu'ils suscitent immédiatement la fascination de tous. Ces corps célestes sont si compacts que rien ne peut échapper à leur gravité. Pas même la lumière, ce qui les rend noir de jais de l'extérieur. Tout peut arriver. Certains trous noirs avalent des étoiles entières. Récemment, le satellite TESS a enregistré la rémanence d'une telle étoile en lambeaux.
Il est difficile de comprendre exactement ce qui se passe dans les profondeurs de cet objet bizarre.
Mais ce qui a franchi une fois une certaine limite autour du trou noir, l'horizon des événements, ne ressortira plus. De plus, toute la masse du trou noir doit être concentrée dans une soi-disant singularité, le « trou ». Il est difficile de déterminer exactement ce qui se passe dans les profondeurs de cet objet bizarre. Après tout, comme aucune lumière ne s'en échappe, nous ne pouvons rien observer au-delà de cet horizon des événements. Même la théorie nous fait défaut. La théorie de la relativité d'Einstein prédit l'existence de trous noirs, mais perd sa validité plus on se rapproche de la singularité.
La lumière d'une étoile est générée par des fusions nucléaires à l'intérieur de l'étoile. Mais toute l'énergie de ces fusions nucléaires ne quitte pas l'étoile sous forme de rayonnement. Une partie sert à contrecarrer la force gravitationnelle dirigée vers l'intérieur. L'équilibre entre les deux maintient l'étoile stable. Mais tôt ou tard, une étoile atteindra le point où elle aura épuisé tout son approvisionnement en combustible de fusion nucléaire. La résistance à la gravité intérieure se brise et l'étoile implose. De plus, il peut produire une onde de choc qui éjecte les couches externes et s'illumine comme une nébuleuse planétaire ou une supernova.
En fin de compte, il ne reste donc qu'un homme fort disparu. Pour une étoile comme notre soleil, ce résidu condensé est une naine blanche. Les spécimens dont le noyau résiduel a une masse plus élevée finissent comme des étoiles à neutrons, tandis que les plus massifs s'effondrent dans un trou noir.
En plus de ce processus d'évolution stellaire, dans lequel le noyau d'une étoile massive s'effondre lorsque l'énergie de la fusion nucléaire est épuisée, il doit y avoir un autre processus qui explique la formation des trous noirs dans l'Univers primordial. Cependant, on en sait beaucoup moins à ce sujet.
Mais la fin de vie d'une grande étoile massive pourrait aussi être différente. Selon la théorie de la relativité, de telles étoiles peuvent également s'effondrer en quelque chose qui ressemble exactement à un trou noir, mais qui n'en est pas. Au lieu de la singularité et de l'horizon des événements qui caractérisent un trou noir, ces types d'objets seraient remplis d'énergie noire. D'où leur nom Objets Génériques d'Énergie Sombre , GEODE en abrégé.
Selon les connaissances actuelles, l'énergie noire est la principale composante de l'univers à 68 %. Sa nature exacte est encore insaisissable, mais il doit s'agir d'une forme d'énergie qui neutralise la gravité et est responsable de l'expansion accélérée de l'univers dont il est question dans notre numéro de septembre.
Jusqu'ici rien de spécial, car le physicien russe Erast Gliner a déjà présenté les GEODE en 1966 comme une fin de vie alternative théorique pour les étoiles massives, entièrement basée sur les équations de Friedmann. La possible percée de notre duo de chercheurs est donc ailleurs :selon leurs calculs, l'effondrement de plusieurs cœurs d'étoiles supermassives dans ces îlots locaux d'énergie noire suffit à expliquer l'expansion accélérée de l'univers.
Si cela est exact, ils ont résolu l'une des plus grandes énigmes de la cosmologie contemporaine. Et il y a plus.
Le 11 février 2016, des acclamations se sont élevées dans les bureaux des astronomes quand on a appris que le détecteur d'ondes gravitationnelles LIGO avait mesuré les premières ondes gravitationnelles en septembre 2015. Nous avons entendu, pour ainsi dire, les vibrations dans l'espace-temps causées par la fusion de deux trous noirs. Rarement il y eut aussi peu de doute quant à la découverte qui mériterait le prix Nobel de physique.
En même temps, cependant, il a rongé :la masse du nouveau trou noir résultant est beaucoup trop élevée. Diverses explications possibles ont déjà été proposées. Cependant, chacun d'eux a quelque chose de artificiel. Et si les objets en collision n'étaient pas des trous noirs mais des GEODE ?
La caractéristique de l'approche de Croker et Weiner est l'impact mutuel du local et du global. Nous avons déjà vu comment le niveau local affecte le niveau global :les GEODE fournissent l'énergie noire pour l'expansion accélérée de l'univers dans son ensemble. A l'inverse, selon la théorie de la relativité, l'expansion de l'univers fait augmenter considérablement la masse d'une GEODE (par opposition à celle d'un trou noir), par le seul effet de l'expansion, sans engloutir de matière.
Dans une nouvelle publication, déposée le 7 septembre 2019, Croker et Weiner soutiennent que les masses de prétendus trous noirs en collision mesurées par LIGO peuvent être expliquées très bien s'il s'agit de GEODE plutôt que de trous noirs, sans avoir à recourir à des hypothèses inhabituelles. Entre-temps, le soupçon surgit que Powehi est en réalité une GEODE.
Image ci-dessus :Powehi, l'objet au centre de M87 connu comme le premier trou noir photographié, pourrait en fait être une GEODE. L'intérieur vert de la GEODE représente l'énergie noire. L'image montre également une croûte (violette), mais elle n'a pas besoin d'être présente.
Croker et Weiner ont-ils la main sur l'or ou l'avenir les jugera-t-il comme "un effort méritoire, mais hélas" ? Ils sont pleinement conscients que le succès de leur revendication dépend de tests empiriques. Cela leur donne l'espoir que leur théorie a beaucoup d'implications que vous pouvez tester par observation. De meilleurs équipements de mesure devraient augmenter considérablement la fréquence de détection des ondes gravitationnelles dans un proche avenir. Cela devrait conduire à une réponse plus précise à la question de savoir si ce sont des GEODE ou des trous noirs que nous entendons entrer en collision.
Et si les GEODE existent, comment sont-elles liées aux trous noirs ? Tous les prétendus trous noirs sont-ils alors des objets d'énergie noire ? Cela résoudrait proprement un autre problème ennuyeux, celui du paradoxe de l'information. Et aussi signifier un triomphe inattendu pour George Chapline. Ce physicien théoricien américain nie radicalement l'existence des trous noirs depuis des années. Ou est-ce que certaines étoiles massives vieillissent en GEODE et d'autres en trous noirs ? De quoi cela dépend-il ?
En attendant les réponses que la nature nous donnera, nous avons déjà une nouvelle piste intéressante pour éclaircir quelques énigmes tenaces sur le fonctionnement du cosmos.
