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S'il n'y avait pas d'horizon des événements, autrement dit de trous noirs, ceux-ci auraient- ils une existence cosmologique ? Dans un article publié par Physical Revue, une équipe de chercheurs propose que les ondes gravitationnelles détectées lors de la collision de deux trous noirs puissent provenir d'un certain type d'ECO (trous de ver en rotation). Ceux-ci n'auraient pas été observés à ce jour, faute de modèles vérifiables expérimentalement prédisant leur existence.
On nomme trou noir (black hole) l'un des objets les plus extraordinaires dont l'on soupçonne l'existence dans le Cosmo.

Leur densité est telle qu'ils absorbent une partie de la matière gravitant autour d'eux au-delà d'un horizon absolu dit "horizon des événements". Cette matière n'en ressortira jamais, sauf dans l'hypothèse proposée par Stephen Hawking d'une "évaporation" se produisant extrêmement lentement.

L'existence des trous noirs semble prouvée...

Longtemps jugée indémontrable, sinon fantaisiste, l'existence des trous noirs semble prouvée indiscutablement par l'observation, aux observatoires LIGO et Virgo, d'ondes gravitationnelles résultant de la collision de deux trous noirs.

Cependant l'hypothèse des trous noirs est contraire à l'un des postulats de la mécanique quantique selon laquelle l'information est toujours conservée, autrement dit ne saurait disparaître.

... mais finalement, existent-ils vraiment ?

Les trous noirs existent-ils vraiment ?
Ne s'agirait-il pas, comme il été suggérée, d' "Objets Compacts exotiques" (ECO) tels que les "Trous de ver" qui n'auraient pas d'horizon des événements.

Les observations de LIGO et Virgo concernant l'existence d'ondes gravitationnelles résultant de la collision de deux trous noirs devraient montrer que les ondes gravitationnelles disparaissent rapidement du fait de la présence de l'horizon des événements.
Or ce n'est pas le cas. Selon des cosmologistes européens [voir référence ci-dessous], les ondes gravitationnelles, au lieu de disparaître rapidement, entraînent la production d'une série d'échos analogues à ceux produits par la voix humaine à l'intérieur d'un puits.

Ondes d'échos: Calcul numérique (ligne bleue) et signal asymptotique reconstruit (courbe en pointillé).
Dans le cas d'ECOs et non de trous noirs, de tels échos persistants devraient pouvoir être observés.

Une existence cosmologique ?

Mais s'il n'y avait pas d'horizon des événements, autrement dit de trous noirs, ceux-ci auraient- ils une existence cosmologique ? Faudrait-il conserver ce concept ?
L'un des chercheurs de l'équipe citée propose que les ondes gravitationnelles détectées pourraient provenir d'un certain type d'ECO, des trous de ver en rotation. Ceux-ci n'auraient pas été observés à ce jour faute de modèles vérifiables expérimentalement prédisant leur existence.

Les trous de ver n'ont pas d'horizon des événements. Il s'agirait d'une coupure dans l'espace-temps conduisant à d'autres univers que le nôtre.
L'hypothèse est aussi exotique que celle des trous noirs. Cependant s'il apparaissait que les observations faites par LIGO et Vigo étaient confirmées, il faudrait en conclure que les trous noirs n'existent pas et qu'il faudrait trouver d'autres explications permettant de comprendre la raison des phénomènes qui leur sont jusqu'à présents associés.

Les hypothèses relatives à l'existence de trous de vers ne simplifieraient pas le paysage cosmologique. Au contraire.
Elles produiraient un véritable bouleversement de nos connaissances, mais elles auraient l'intérêt de reposer sur des observations pour le moment vérifiables.

Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin

 

puce note Sources
"Echoes of Kerr-like Wormholes" par Pablo Bueno, Pablo A. Cano, Frederik Goelen, Thomas Hertog &Bert Vercnocke.
Physical Revue. D 97, 024040 – Publié le 26 January 2018

Abstract de l'article :
Structure at the horizon scale of black holes would give rise to echoes of the gravitational wave signal associated with the postmerger ringdown phase in binary coalescences.
We study the waveform of echoes in static and stationary, traversable wormholes in which perturbations are governed by a symmetric effective potential. We argue that echoes are dominated by the wormhole quasinormal frequency nearest to the fundamental black hole frequency that controls the primary signal.

We put forward an accurate method to construct the echoes’ waveform(s) from the primary signal and the quasinormal frequencies of the wormhole, which we characterize.
We illustrate this in the static Damour-Solodukhin wormhole and in a new, rotating generalization that approximates a Kerr black hole outside the throat. Rotation gives rise to a potential with an intermediate plateau region that breaks the degeneracy of the quasinormal frequencies. Rotation also leads to late-time instabilities that, however, fade away for small angular momentum.
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