Là où la lumière (ondes électromagnétiques) fait vibrer des charges électriques sur son passage, les ondes gravitationnelles, elles, font vibrer la matière et l'énergie. Autrement dit, une onde gravitationnelle est une distorsion de l'espace-temps prédite par Albert Einstein dans le cadre de la Relativité Générale. Elle se propage dans l'Univers à la vitesse de la lumière et peut être produite par des objets compacts en orbite rapprochée, comme lors de la fusion de trous noirs. Un nouveau type de détecteur d’ondes gravitationnelles pour dénicher des trous noirs de la taille d’une balle de tennis, venus tout droit du Big-Bang — TerraNostra. Leur première détection directe remonte à septembre 2015, par l'expérience Advanced LIGO/Virgo (couronnée du Prix Nobel de Physique en 2017). Lors de son passage dans un champ magnétique intense, une onde gravitationnelle génère un très faible signal électromagnétique, qui pourrait être observé grâce à des détecteurs spécifiques. Un trou noir est un objet astrophysique tellement compact que même la lumière ne peut pas s'en échapper. Depuis une vingtaine d'années, les observations suggèrent que ces astres extrêmes existent bel et bien.
Ce projet est le fruit d'une collaboration inédite entre l'UNamur et l'ULB, à laquelle s'ajoute l'ENS grâce à l'implication d'un étudiant stagiaire, Léonard Lehoucq. L'idée était de combiner l'expertise de l'UNamur dans le domaine des antennes à ondes gravitationnelles, une idée brevetée par le Professeur Fűzfa en 2018 et étudiée par Nicolas Herman dans le cadre de son doctorat, à celle de l'ULB dans le domaine en plein essor des trous noirs primordiaux, dont le Professeur Clesse est un des acteurs centraux. Ils viennent ainsi de développer une application de ce type de détecteur à l'observation de "petits" trous noirs primordiaux. Leurs résultats viennent d'être publiés dans la revue Physical Review D. Détecteur d ondes électromagnétiques carnet de santé. « A ce jour, ces trous noirs primordiaux restent encore hypothétiques, car il est difficile de faire la différence entre un trou noir issu de l'implosion d'un cœur d'étoile et un trou noir primordial. Observer des trous noirs plus petits, de la masse d'une planète pour une taille de quelques centimètres, permettrait de faire la différence », explique l'équipe de chercheurs.
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Leur taille est directement proportionnelle à leur masse. Par exemple, un trou noir de trente masses solaires issu de l'explosion d'une étoile en supernova « mesure » environ 180 km. On a découvert également des trous noirs supermassifs au centre des galaxies (prix Nobel de physique 2020), jusqu'à plusieurs milliards de fois plus massifs que le soleil. A l'inverse, les étoiles ne peuvent former de trous noirs plus légers que 1, 4 fois la masse du soleil et de la taille d'une ville. L’orbite de la Lune proposée comme détecteur d’ondes gravitationnelles. L'observation d'un "petit" trou noir serait le signe d'une origine exotique, vraisemblablement primordiale. Un trou noir primordial est un type particulier de trous noirs qui pourraient se former très tôt dans l'histoire de l'Univers, à l'occasion de différents processus qui ont modelé les interactions fondamentales et la formation des particules. Ils ont pu survivre jusqu'à aujourd'hui et constituer une partie, voire la totalité de l'énigmatique matière noire. Certaines observations intrigantes, comme celles de de LIGO/Virgo (ondes gravitationnelles) ou de OGLE (microlentilles gravitationnelles), pourraient être expliquées par de tels trous noirs primordiaux.
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