L’univers et les trous noirs croîtraient au même rythme

La première observation des fusions de trous noirs réalisée par LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) a révélé une masse importante qui ne cesse de s’accroitre, intriguant particulièrement les astronomes. À noter que les fusions de trous noirs ne diffusent pas de lumière et sont donc suivies par une émission d’ondes gravitationnelles. Cette découverte semble être en accord avec la théorie de la relativité d’Albert Einstein, suggérant que les déchirures dans le tissu de l’espace-temps sont inévitables.

Un trou noir en train de s'étendre avec l'univers

Idéalement, la masse des trous noirs devrait être 40 fois inférieure à celle du soleil en raison du fait que les trous noirs qui s’assemblent sont issus d’étoiles massives. Il est impossible aux trous noirs de s’unir s’ils sont trop volumineux. Or, la masse de ceux observés et analysés par LIGO est supérieure à celle de 50 soleils, voire plus.

Ce qui est étonnant, c’est qu’aucun des modèles prédictifs préalablement établis par la communauté scientifique ne semble concorder avec ce phénomène.

Un nouveau modèle conciliant les paradoxes

Les chercheurs des universités d’Hawaï à Manoa, de Chicago et du Michigan à Ann Abor, ont alors proposé une solution à l’équation. Ils ont élaboré une théorie selon laquelle les trous noirs grandissent au fur et à mesure que l’univers s’étend. Parmi les nombreuses théories ayant été avancées sur le sujet, c’est la seule qui permet d’expliquer l’origine de l’expansion de masse des trous noirs, qu’ils soient petits ou grands.

« Les astronomes modélisent généralement les trous noirs dans un univers qui ne peut pas s’étendre. C’est une hypothèse qui simplifie les équations d’Einstein, car un univers qui ne s’étend pas a moins d’impacts sur les trous noirs. Il y a cependant un compromis : les prédictions ne peuvent être raisonnables que pendant une période limitée. »

Kevin Croker, professeur au département de physique et d’astronomie  de l’Université d’Hawaï Manoa

Un phénomène est appelé couplage cosmologique

Ainsi, pendant le temps qui sépare la formation des trous noirs et leur fusion, l’univers connaît déjà une croissance importante. Une nouvelle possibilité ressort alors de la théorie d’Einstein : les masses des trous noirs pourraient évoluer au même rythme que l’univers. Ce phénomène est appelé « couplage cosmologique ».

« Je dois dire que je ne savais pas quoi penser au début. C’était une idée si simple ; j’ai été surpris qu’elle fonctionne si bien. D’autres scientifiques ont d’ailleurs adopté cette nouvelle théorie, car elle ne met pas en cause la compréhension actuelle du problème. »

Gregory Tarlé, co-auteur de l’étude

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