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    Une approche plus simple de la description des trous noirs développée par les astrophysiciens de RUDN

    Conception d'artiste de l'horizon des événements d'un trou noir. Crédit :Victor de Schwanberg/Photothèque scientifique

    Les astrophysiciens de RUDN ont suggéré une approche pour simplifier les calculs des effets observables à proximité des trous noirs auxquels l'appareil mathématique de la théorie de la relativité classique d'Einstein ne s'applique pas. Les résultats des travaux ont été publiés dans Examen physique D . Selon la théorie de la relativité générale, le mouvement de tout corps massif provoque l'apparition d'ondulations spatio-temporelles appelées ondes gravitationnelles. Ils ont été enregistrés pour la première fois en 2015. Les ondes gravitationnelles sont des échos de la fusion d'objets gravitationnels massifs tels que les trous noirs, des zones de l'espace-temps où la gravité est si forte que même la lumière ne peut s'en échapper.

    La découverte des ondes gravitationnelles a amené les scientifiques à reconsidérer les anciennes théories qui expliquent la structure et les caractéristiques des trous noirs et à en développer de nouvelles. Les équations d'Einstein se sont avérées fausses dans certains cas. Plusieurs théories généralisées ont émergé pour tenter de comprendre un certain nombre de problèmes fondamentaux, y compris la matière noire, l'énergie noire et la gravité quantique.

    En attendant de nouvelles observations d'ondes gravitationnelles, les théoriciens ont analysé les effets existants du point de vue de différentes théories de la gravitation. Les scientifiques sont confrontés à un certain nombre de problèmes, et l'un d'eux est la complexité des calculs - ils nécessitent le traitement d'énormes tableaux de données et des intégrations numériques volumineuses, et de plus, les propriétés des différentes parties de l'espace-temps peuvent être caractérisées par plusieurs fonctions. Les trous noirs ne sont décrits par des équations "élégantes" que dans la théorie d'Einstein, qui est la plus simple et possède certaines caractéristiques symétriques (c'est-à-dire si l'on connaît une solution à un moment donné, la solution pour l'autre point, symétrique au premier, peut être déterminé automatiquement). Les théories alternatives sont différentes. Décrire les trous noirs nécessite des équations complexes, grandes équipes et supercalculateurs.

    Toute équation qui décrit un objet ou un phénomène comprend plusieurs membres. Chaque membre correspond à un certain paramètre systémique et est lié à des caractéristiques de base relativement stables (par exemple, la masse ou la charge). Ces connexions peuvent être très complexes, et les spécialistes essaient souvent de les éviter en faisant des hypothèses et des approximations. Les scientifiques de RUDN ont montré dans leurs travaux que le processus de résolution de certaines théories non-Einstein peut être simplifié. Après avoir comparé les résultats attendus et observés, ils ont constaté que l'impact de certains membres qui déforment l'élégante symétrie est si faible qu'il peut être négligé. Il est facile de vérifier si ces théories simplifiées décrivent correctement un objet spatial en entrant les caractéristiques antérieures du système dans l'équation et en calculant ses valeurs actuelles attendues. Après le résultat décrivant sa position, un rayonnement ou un autre paramètre mesurable est obtenu, il doit être comparé aux données réelles. Si les valeurs sont similaires, une équation simplifiée est considérée comme correcte.

    Les astrophysiciens de RUDN ont décrit un moyen de résoudre un autre problème. Nous pourrions encore manquer d'une véritable théorie de la gravitation. Dans ce cas, lors de la description des trous noirs, les théoriciens doivent utiliser des équations qui prennent en considération les paramètres de chaque théorie particulière. De telles équations nécessitent également des calculs compliqués, mais la nouvelle approche peut les rendre considérablement plus simples.

    "Les résultats de nos travaux peuvent être utiles non seulement dans l'étude des processus dans les trous noirs, mais aussi pour vérifier les prédictions théoriques et la théorie d'Einstein en général, " conclut Roman Konoplya, co-auteur de l'ouvrage et chercheur associé à l'Institut de la gravitation et de la cosmologie, RUDN.

    Les lois régissant les trous noirs diffèrent de ce que nous savons de la physique classique ou quantique. De plus, on ne sait toujours pas si nous les comprenons correctement. L'étude des trous noirs aidera les chercheurs à détecter les modèles de développement universels et à prédire le destin de l'univers.


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