La détection des ondes gravitationnelles confirme la « prophétie » d'Einstein et de Hawking concernant les trous noirs.

Des scientifiques viennent d'enregistrer les signaux d'ondes gravitationnelles les plus détaillés jamais enregistrés lors de la collision d'un trou noir, confirmant ainsi pour la première fois deux prédictions importantes d'Einstein et de Hawking concernant les trous noirs.

Lorsque deux trous noirs fusionnent, ils créent des ondulations dans l'espace appelées ondes gravitationnelles. Des détecteurs sur Terre peuvent capter ces signaux, aidant ainsi les scientifiques à mieux comprendre l'univers. - Photo : Maggie Chiang/Fondation Simons

Les trous noirs, ces « monstres cosmiques » dotés d'une force gravitationnelle si immense que même la lumière ne peut s'en échapper, fascinent les scientifiques depuis longtemps.

Bien qu'ils soient apparus dans les travaux théoriques d'Albert Einstein il y a plus d'un siècle et aient été largement étudiés par Stephen Hawking au XXe siècle, les trous noirs restent le sujet le plus inaccessible de l'univers en raison de leur nature « invisible ».

Ondes gravitationnelles : la clé pour percer le mystère des trous noirs.

En 2015, l'observatoire d'ondes gravitationnelles LIGO (États-Unis) a détecté pour la première fois des ondes gravitationnelles : des ondulations de l'espace-temps provoquées par la collision de deux trous noirs dans l'univers lointain. Cette découverte a été comparée à l'ouverture d'une nouvelle perspective sur l'observation de l'univers et a également permis de tester directement les théories relatives aux trous noirs.

Cependant, les données initiales ne sont pas suffisamment détaillées pour confirmer ces deux prédictions clés.

L'une d'elles est la théorie de Kerr d'Einstein. Selon la relativité générale, les trous noirs ne peuvent être décrits que par deux propriétés fondamentales : la masse et le spin. Toutes les autres caractéristiques « disparaissent » lorsqu'on tombe à l'intérieur d'un trou noir, un phénomène connu sous le nom de « théorème du trou noir ».

Deuxièmement, il y a le théorème de l'aire de Hawking. En 1971, Stephen Hawking a prédit que l'aire de l'horizon des événements d'un trou noir, la limite d'où rien ne peut s'échapper, ne peut que rester constante ou augmenter avec le temps, jamais diminuer.

Ceci est considéré comme un principe similaire à la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que l'entropie (le degré de désordre) de l'univers augmente toujours.

Une percée après une décennie

Selon Sciencedaily , la collaboration internationale LIGO-Virgo-KAGRA a récemment publié de nouveaux résultats de recherche dans la revue Physical Review Letters . Ils ont enregistré les signaux d'ondes gravitationnelles les plus détaillés jamais obtenus, provenant de la collision de deux trous noirs (événement GW250114), créant un trou noir supermassif d'une masse 63 fois supérieure à celle du Soleil et tournant à 100 tours par seconde.

Grâce à des avancées technologiques révolutionnaires, les scientifiques ont obtenu pour la première fois une image complète des événements qui ont précédé et suivi la fusion de deux trous noirs. À partir de ces données, ils ont simultanément confirmé deux hypothèses :

Les trous noirs sont décrits avec précision par leur masse et leur rotation, comme le prédit la théorie de la relativité générale d'Einstein.

L'aire de l'horizon des événements n'a augmenté qu'après la fusion, conformément au théorème de Hawking sur les aires.

Einstein (à droite) et Hawking (à gauche) ont formulé des observations précises sur la nature des trous noirs. - Photo : MashableIndia

Des trous noirs à la nature de l'univers

La démonstration du théorème de Hawking révèle un parallèle frappant entre les trous noirs et la thermodynamique. Autrement dit, l'augmentation de la surface d'un trou noir est similaire à l'augmentation de son entropie, ce qui suggère que les trous noirs pourraient constituer une « fenêtre mathématique » permettant d'approfondir notre compréhension de la nature de l'espace, du temps, et même de l'objectif le plus ambitieux de la physique moderne : l'unification de la relativité générale et de la mécanique quantique en une théorie de la gravité quantique.

Maximiliano Isi, membre de l'équipe de recherche, a déclaré : « Il s'agit à ce jour de la preuve la plus claire que les trous noirs dans l'espace ressemblent véritablement à ce qu'Einstein a décrit dans sa théorie. Le fait que la surface d'un trou noir suive un schéma d'entropie similaire a des implications très profondes sur la nature de l'univers. »

Au cours de la prochaine décennie, les détecteurs d'ondes gravitationnelles seront dix fois plus sensibles qu'aujourd'hui. Le projet qui succédera à l'antenne spatiale interférométrique laser est en cours de construction et promet de capter les vibrations des trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies.

Plus de 100 ans après qu'Einstein a prédit l'existence des trous noirs à l'aide d'équations mathématiques, et plus d'un demi-siècle après que Hawking l'a prouvé théoriquement, l'humanité a maintenant commencé à « entendre » et à « voir » directement les signaux qui leur donnent raison.

Les trous noirs, qui n'existaient auparavant que dans les livres de science, deviennent peu à peu une entité « réelle » aux yeux des astronomes, et chaque signal d'onde gravitationnelle enregistré est un pas en avant pour aider l'humanité à mieux comprendre l'univers mystérieux dans lequel nous vivons.

Revenons au sujet.

MINH HAI

Source : https://tuoitre.vn/phat-hien-song-hap-dan-xac-nhan-tien-tri-cua-einstein-va-hawking-ve-ho-den-20250913075131812.htm