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Des «  objets compacts exotiques  » pourraient bientôt casser la physique, selon une nouvelle étude

Dans les profondeurs de l’univers, des entités étranges ressemblant à des trous noirs pourraient exister avec le pouvoir de redéfinir la physique telle que nous la connaissons. Une nouvelle étude calcule que, dans les années à venir, les observatoires d’ondes gravitationnelles sur Terre pourraient trouver ces hypothétiques bizarreries, connues sous le nom d’objets compacts exotiques.

L’Observatoire d’ondes gravitationnelles (LIGO) basé aux États-Unis et son homologue européen Virgo ont été conçus pour capturer les ondulations dans le tissu de l’espace-temps rayonnant à partir d’objets massifs comme trous noirs et étoiles à neutrons s’écraser ensemble. Pourtant, il y a toujours une chance que les scientifiques rencontrent quelque chose d’inattendu.

«Nous ne pouvons pas être si naïfs de présumer que nous savons tout ce qui existe», a déclaré Luís Longo, doctorant en physique à l’Universidade Federal do ABC à São Paulo, au Brésil, à 45Secondes.fr.

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Les chercheurs spéculent sur les possibilités des objets compacts exotiques depuis de nombreuses années et tentent de déterminer à quoi ils ressembleraient pour un détecteur d’ondes gravitationnelles, a ajouté Longo.

Le terme «objet compact exotique» englobe une variété d’entités théoriques différentes. Parmi les possibilités se trouvent les gravastars, qui sembleraient assez similaires à un trou noir ordinaire mais seraient remplis de énergie noire, une substance mystérieuse provoquant l’expansion accélérée de l’univers. Un autre objet compact qui pourrait se cacher dans l’univers est une fuzzball, un nœud en forme de trou noir de cordes unidimensionnelles fondamentales proposé dans théorie des cordes, qui tente d’unifier et de remplacer les théories actuelles acceptées en physique.

La chose qui relie les objets compacts exotiques est que, contrairement à un trou noir, ils devraient manquer d’une région connue sous le nom d’horizon des événements, a déclaré Longo. Selon la théorie d’Albert Einstein sur relativité, l’horizon des événements est une sphère entourant un trou noir au-delà duquel tout voyage devient à sens unique. Les objets peuvent se glisser à l’intérieur de l’horizon des événements mais rien ne peut en sortir – pas même la lumière.

Mais les scientifiques savent que la théorie de la relativité d’Einstein devra un jour être remplacée. Bien que la théorie réussisse extraordinairement à décrire la gravité et les entités cosmiques massives, il ne dit rien sur le comportement des particules subatomiques. Pour cela, les physiciens se tournent vers la mécanique quantique.

L’espoir est d’avoir finalement une théorie de la gravité quantique qui remplace à la fois la relativité et la mécanique quantique. Des objets compacts exotiques, qui ressembleraient à un trou noir mais sans horizon d’événement, pourraient aider à fournir les informations nécessaires pour commencer à construire cette future théorie.

« Ils vont rompre avec la relativité générale parce qu’ils ne donneront pas lieu à l’une de ses prédictions clés », a déclaré Longo, faisant référence à l’horizon des événements. « En ce sens, nous testerions la théorie de la gravitation d’Einstein. »

Lorsque deux trous noirs se brisent et fusionnent, ils tournent l’un autour de l’autre, déformant l’espace-temps et envoyant des ondes gravitationnelles, qui peuvent sonner les détecteurs de LIGO sur Terre. Après leur rencontre, l’horizon des événements empêche des vagues supplémentaires de s’échapper vers l’extérieur, a déclaré Longo.

Mais comme les objets compacts exotiques n’auraient pas d’horizon des événements, certaines ondes gravitationnelles pourraient tomber vers l’intérieur vers le centre de l’objet, puis rebondir, créant des échos gravitationnels qui s’échappent vers l’extérieur, a-t-il ajouté. Ces échos sont trop faibles pour être détectés par LIGO et Virgo pour le moment, mais les installations sont actuellement en cours de modernisation pour une sensibilité accrue, et elles ont été rejointes par le détecteur d’ondes gravitationnelles Kamioka (KAGRA) au Japon, qui est devenu opérationnel l’année dernière.

Longo et ses collègues ont calculé que lors de la prochaine course d’observation des détecteurs d’ondes gravitationnelles, qui devrait commencer à l’été 2022, LIGO et ses homologues pourraient être suffisamment sensibles pour capter le signal d’un ou deux objets compacts exotiques, s’ils existent. . Longo présentera les résultats de son équipe lors de la Société américaine de physique Réunion d’avril le 19 avril.

D’autres chercheurs souhaitent voir si un tel scénario pourrait se concrétiser dans un proche avenir. « Pour le moment, cela ressemble à de la science-fiction », a déclaré Vitor Cardoso, physicien à l’Instituto Superior Técnico de Lisbonne, au Portugal, qui n’était pas impliqué dans le travail, à 45Secondes.fr. « Mais cela passe rapidement de la science-fiction à la science établie. »

Cardoso serait ravi si les objets compacts exotiques se révélaient être plus que de la spéculation. « Nous détestons voir ce à quoi nous nous attendons », a déclaré Cardoso. « Nous détestons la science ennuyeuse. »

Cependant, même si LIGO détectait des échos, il faudrait probablement encore beaucoup de temps avant que la communauté scientifique ne confirme qu’ils pointaient vraiment vers ces hypothétiques bizarreries, a-t-il ajouté.

Longo serait également heureux si les observatoires parvenaient à découvrir des preuves d’objets compacts exotiques. « Ce serait le premier indice de l’effondrement de la relativité générale », a-t-il déclaré. « Ce serait une percée énorme et extrêmement excitante. »

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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