Les échos des signaux d'ondes gravitationnelles suggèrent que l'horizon des événements d'un trou noir pourrait être plus compliqué que les scientifiques ne le pensent actuellement.

Des recherches de l'Université de Waterloo rapportent la première tentative de détection de ces échos, causée par un "fuzz" quantique microscopique qui entoure les trous noirs nouvellement formés.

Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans le tissu de l'espace-temps, causé par la collision de massifs, objets compacts dans l'espace, comme les trous noirs ou les étoiles à neutrons.

« Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, rien ne peut échapper à la gravité d'un trou noir une fois qu'il a franchi un point de non-retour, connu sous le nom d'horizon des événements, " a expliqué Niayesh Afshordi, professeur de physique et d'astronomie à Waterloo. "C'était la compréhension des scientifiques pendant longtemps jusqu'à ce que Stephen Hawking utilise la mécanique quantique pour prédire que les particules quantiques s'échapperont lentement des trous noirs, que nous appelons maintenant rayonnement de Hawking.

"Les scientifiques ont été incapables de déterminer expérimentalement si de la matière s'échappait des trous noirs jusqu'à la détection très récente des ondes gravitationnelles, " a déclaré Afshordi. " Si le flou quantique responsable du rayonnement de Hawking existe autour des trous noirs, les ondes gravitationnelles pourraient rebondir dessus, ce qui créerait des signaux d'ondes gravitationnelles plus petits après le principal événement de collision gravitationnelle, semblable à des échos répétés."

Afshordi et son coauteur Jahed Abedi du Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik en Allemagne, ont rapporté les premières conclusions provisoires de ces échos répétés, fournir des preuves expérimentales que les trous noirs peuvent être radicalement différents de ce que prédit la théorie de la relativité d'Einstein, et manquent d'horizons événementiels.

Ils ont utilisé les données d'ondes gravitationnelles de la première observation d'une collision d'étoiles à neutrons, enregistrées par les détecteurs d'ondes gravitationnelles LIGO/Virgo.

Les échos observés par Afshordi et Abedi correspondent aux échos simulés prédits par les modèles de trous noirs qui tiennent compte des effets de la mécanique quantique et du rayonnement de Hawking.

"Nos résultats sont encore provisoires car il y a une très faible chance que ce que nous voyons soit dû à un bruit aléatoire dans les détecteurs, mais cette chance devient moins probable à mesure que nous trouvons plus d'exemples, " a déclaré Afshordi. " Maintenant que les scientifiques savent ce que nous recherchons, nous pouvons chercher d'autres exemples, et avoir une confirmation beaucoup plus robuste de ces signaux. Une telle confirmation serait la première sonde directe de la structure quantique de l'espace-temps."

L'étude, "Echoes from the Abyss:Un reste de trou noir hautement tournant pour la fusion d'étoiles à neutrons binaires GW170817, " a été publié dans le Journal de cosmologie et de physique des astroparticules en novembre, et a reçu le premier prix Buchalter Cosmology Prize ce mois-ci.