Trois scientifiques ont remporté mardi le prix Nobel de physique pour avoir établi la réalité bien trop étrange des trous noirs – les monstres cosmiques tout droit sortis de la science-fiction qui aspirent la lumière et le temps et finiront par nous engloutir, trop.

Roger Penrose de Grande-Bretagne, Reinhard Genzel d'Allemagne et Andrea Ghez des États-Unis ont expliqué au monde ces impasses du cosmos qui ne sont pas encore complètement comprises mais qui sont profondément liées, en quelque sorte, à la création des galaxies.

Penrose, un 89 ans à l'Université d'Oxford, reçu la moitié du prix pour avoir prouvé avec les mathématiques en 1964 que la théorie de la relativité générale d'Einstein avait prédit la formation de trous noirs, même si Einstein lui-même ne pensait pas qu'ils existaient.

Genzel, qui est à la fois à l'Institut Max Planck en Allemagne et à l'Université de Californie, Berkeley, et Ghez, de l'Université de Californie, Los Angeles, reçu l'autre moitié du prix pour avoir découvert dans les années 1990 un trou noir supermassif au centre de notre galaxie.

Les trous noirs fascinent les gens parce que "l'idée d'un monstre qui aspire tout est une chose assez étrange, " Penrose a déclaré une interview avec l'Associated Press. Il a déclaré que notre galaxie et les galaxies proches de nous " finiront par être englouties par un trou noir absolument énorme. C'est le destin ... mais pas pour très longtemps, ce n'est donc pas quelque chose dont il faut trop s'inquiéter."

Les trous noirs sont au centre de chaque galaxie, et les plus petits parsèment l'univers. Rien que leur existence est hallucinante. Ils sont si massifs que rien, même pas de lumière, peuvent échapper à leur attraction gravitationnelle. Ils déforment et tordent la lumière d'une manière qui semble irréelle et ralentissent et s'arrêtent le temps.

"Trous noirs, parce qu'ils sont si difficiles à comprendre, est ce qui les rend si attrayants, '' Ghez, 55, a déclaré après être devenue la quatrième femme à remporter un prix Nobel de physique. "Je pense vraiment à la science comme un grand, casse-tête géant."

Alors que les trois scientifiques montraient l'existence de trous noirs, ce n'est que l'année dernière que les gens ont pu en voir un par eux-mêmes lorsqu'une autre équipe scientifique a capturé la première et la seule image optique d'un. Il ressemble à un beignet enflammé de l'enfer mais se trouve dans une galaxie à 53 millions d'années-lumière de la Terre.

Penrose, un physicien mathématicien qui a reçu l'appel du comité Nobel sous la douche, a été surpris de sa victoire car son travail est plus théorique qu'observationnel, et ce n'est généralement pas ce qui remporte le prix Nobel de physique.

Ce qui fascinait Penrose plus que le trou noir, c'était ce qui se trouvait à l'autre bout de celui-ci, ce qu'on appelle la "singularité". C'est quelque chose que la science ne peut toujours pas comprendre.

"Singularité, c'est un endroit où les densités et les courbures vont à l'infini. Vous vous attendez à ce que la physique devienne folle, " dit-il depuis sa maison. " Si vous tombez dans un trou noir, alors vous vous retrouvez inévitablement écrasé dans cette singularité à la fin. Et c'est la fin."

Penrose a dit qu'il marchait pour travailler avec un collègue il y a 56 ans, en pensant à « ce que ce serait d'être dans cette situation où tout ce matériel s'effondre autour de vous ». Il s'est rendu compte qu'il avait "un étrange sentiment d'exaltation, " et c'est à ce moment-là que les choses ont commencé à se mettre en place dans son esprit.

Martin Rees, l'astronome royal britannique, a noté que Penrose a déclenché une « renaissance » dans l'étude de la relativité dans les années 1960, et cela, avec un jeune Stephen Hawking, il a aidé à consolider les preuves du Big Bang et des trous noirs.

"Penrose et Hawking sont les deux personnes qui ont fait plus que quiconque depuis Einstein pour approfondir notre connaissance de la gravité, " dit Rees. " Malheureusement, ce prix a été trop retardé pour permettre à Hawking d'en partager le crédit."

Hawking est décédé en 2018, et les prix Nobel ne sont décernés qu'aux vivants.

L'astrophysicien de l'Université de New York, Glennys Farrar, a déclaré :« Il ne fait aucun doute que si ce prix avait été décerné du vivant de Hawking, il le partagerait. Il a fait dans l'ensemble un travail plus important sur ce sujet que presque n'importe qui d'autre."

Genzel, 68, et Ghez a gagné parce qu'"ils ont montré que les trous noirs ne sont pas que de la théorie, ils sont réels, ils sont là, et il y a un trou noir de la taille d'un monstre au centre de notre galaxie, la voie Lactée, " a déclaré Brian Greene, un physicien théoricien et mathématicien à l'Université de Columbia.

Dans les années 1990, Genzel et Ghez, diriger des groupes distincts d'astronomes, braqué leur regard sur le centre couvert de poussière de notre galaxie de la Voie lactée, une région appelée Sagittaire A (astérisque), où quelque chose d'étrange se passait. C'était "un poids extrêmement lourd, objet invisible qui tire sur le fouillis des étoiles, les faisant courir à des vitesses vertigineuses, " selon le comité Nobel.

C'était un trou noir. Pas seulement un trou noir ordinaire, mais un supermassif, 4 millions de fois la masse de notre soleil.

La première image que Ghez a eue était en 1995, en utilisant le télescope Keck à Hawaï qui venait d'être mis en ligne. Un an plus tard, une autre image semblait indiquer que les étoiles près du centre de la Voie lactée tournaient autour de quelque chose. Une troisième image a conduit Ghez et Genzel à penser qu'ils étaient vraiment sur quelque chose.

Une concurrence féroce s'est développée entre Ghez et Genzel, dont l'équipe utilisait un réseau de télescopes à l'Observatoire européen austral au Chili.

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« Leur rivalité les a élevés à de plus hauts sommets scientifiques, " a déclaré l'astronome de Harvard Avi Loeb.

Contrairement à d'autres réalisations honorées par des prix Nobel, il n'y a aucune application pratique pour ces découvertes.

« Y a-t-il une application pratique à la Neuvième Symphonie de Beethoven ? Greene de Columbia a demandé. « Mais son existence, ce type de savoir spectaculaire, fait partie de ce qui donne un sens à la vie."

Le Nobel est accompagné d'une médaille d'or et de 10 millions de couronnes (plus de 1,1 million de dollars), grâce à un legs laissé il y a 124 ans par le créateur du prix, Alfred Nobel, l'inventeur de la dynamite.

Le lundi, le prix Nobel de médecine a été décerné aux Américains Harvey J. Alter et Charles M. Rice et au scientifique britannique Michael Houghton pour avoir découvert le virus de l'hépatite C qui ravage le foie. Les prix de chimie, Littérature, la paix et l'économie seront annoncées dans les prochains jours.

L'annonce de la Fondation Nobel :

L'Académie royale des sciences de Suède a décidé de décerner le prix Nobel de physique 2020

avec la moitié à

Roger Penrose

Université d'Oxford, Royaume-Uni

"pour la découverte que la formation de trous noirs est une prédiction robuste de la théorie générale de la relativité"

et l'autre moitié conjointement à

Reinhard Genzel

Institut Max Planck de physique extraterrestre, Garching, Allemagne et Université de Californie, Berkeley, NOUS.

et

Andréa Ghez

Université de Californie, Los Angeles, NOUS.

"pour la découverte d'un objet compact supermassif au centre de notre galaxie"

Les trous noirs et le secret le plus sombre de la Voie lactée

Trois lauréats partagent le prix Nobel de physique de cette année pour leurs découvertes sur l'un des phénomènes les plus exotiques de l'univers, le trou noir. Roger Penrose a montré que la théorie de la relativité générale conduit à la formation de trous noirs. Reinhard Genzel et Andrea Ghez ont découvert qu'un objet invisible et extrêmement lourd gouverne les orbites des étoiles au centre de notre galaxie. Un trou noir supermassif est la seule explication actuellement connue.

Roger Penrose a utilisé des méthodes mathématiques ingénieuses pour prouver que les trous noirs sont une conséquence directe de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein. Einstein ne croyait pas lui-même que les trous noirs existaient vraiment, ces monstres super-lourds qui capturent tout ce qui les pénètre. Rien ne peut s'échapper, même pas de lumière.

En janvier 1965, dix ans après la mort d'Einstein, Roger Penrose a prouvé que les trous noirs peuvent vraiment se former et les a décrits en détail; dans leur coeur, les trous noirs cachent une singularité dans laquelle toutes les lois connues de la nature cessent. Son article révolutionnaire est toujours considéré comme la contribution la plus importante à la théorie de la relativité générale depuis Einstein.

Reinhard Genzel et Andrea Ghez dirigent chacun un groupe d'astronomes qui, depuis le début des années 90, s'est concentré sur une région appelée Sagittaire A* au centre de notre galaxie. Les orbites des étoiles les plus brillantes les plus proches du milieu de la Voie lactée ont été cartographiées avec une précision croissante. Les mesures de ces deux groupes concordent, avec les deux trouvant un extrêmement lourd, objet invisible qui tire sur le fouillis des étoiles, les obligeant à se précipiter à des vitesses vertigineuses. Environ quatre millions de masses solaires sont regroupées dans une région pas plus grande que notre système solaire.

En utilisant les plus grands télescopes du monde, Genzel et Ghez ont développé des méthodes pour voir à travers les énormes nuages ​​de gaz et de poussière interstellaires jusqu'au centre de la Voie lactée. Repousser les limites de la technologie, ils ont affiné de nouvelles techniques pour compenser les distorsions causées par l'atmosphère terrestre, construire des instruments uniques et s'engager dans une recherche à long terme. Leur travail de pionnier nous a fourni la preuve la plus convaincante à ce jour d'un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée.

« Les découvertes des lauréats de cette année ont innové dans l'étude des objets compacts et supermassifs. Mais ces objets exotiques posent encore de nombreuses questions qui demandent des réponses et motivent de futures recherches. Non seulement des questions sur leur structure interne, mais aussi des questions sur la façon de tester notre théorie de la gravité dans les conditions extrêmes au voisinage immédiat d'un trou noir", dit David Haviland, président du comité Nobel de physique.

Une percée au-delà d'Einstein

Pas même Albert Einstein, le père de la relativité générale, pensaient que les trous noirs pouvaient réellement exister. Cependant, dix ans après la mort d'Einstein, le théoricien britannique Roger Penrose a démontré que les trous noirs peuvent se former et a décrit leurs propriétés. Dans leur cœur, les trous noirs cachent une singularité, une limite à laquelle toutes les lois connues de la nature s'effondrent.

Pour prouver que la formation de trous noirs est un processus stable, Penrose avait besoin d'élargir les méthodes utilisées pour étudier la théorie de la relativité, en s'attaquant aux problèmes de la théorie avec de nouveaux concepts mathématiques. L'article révolutionnaire de Penrose a été publié en janvier 1965 et est toujours considéré comme la contribution la plus importante à la théorie de la relativité générale depuis Einstein.

La gravité tient l'univers dans son emprise

Les trous noirs sont peut-être la conséquence la plus étrange de la théorie de la relativité générale. Quand Albert Einstein a présenté sa théorie en novembre 1915, il a bouleversé tous les concepts antérieurs d'espace et de temps. La théorie a fourni une base entièrement nouvelle pour comprendre la gravité, qui façonne l'univers à la plus grande échelle. Depuis, cette théorie a servi de base à toutes les études de l'univers, et a également une utilisation pratique dans l'un de nos outils de navigation les plus courants, le GPS.

La théorie d'Einstein décrit comment tout et tout le monde dans l'univers est sous l'emprise de la gravitation. La gravité nous retient sur Terre, il régit les orbites des planètes autour du Soleil et l'orbite du Soleil autour du centre de la Voie lactée. Elle conduit à la naissance d'étoiles à partir de nuages ​​interstellaires, et finalement leur mort dans un effondrement gravitationnel. La gravitation donne forme à l'espace et influence le passage du temps. Une masse lourde courbe l'espace et ralentit le temps; une masse extrêmement lourde peut même couper et encapsuler un morceau d'espace, formant un trou noir.

La première description théorique de ce que nous appelons maintenant un trou noir est survenue quelques semaines seulement après la publication de la théorie de la relativité générale. Malgré les équations mathématiques extrêmement compliquées de la théorie, l'astrophysicien allemand Karl Schwarzschild a pu fournir à Einstein une solution décrivant comment des masses lourdes peuvent plier l'espace et le temps.

Des études ultérieures ont montré qu'une fois qu'un trou noir s'est formé, il est entouré d'un horizon événementiel qui balaie la masse en son centre comme un voile. Le trou noir reste à jamais caché à l'intérieur de son horizon des événements. Plus la masse est grande, plus le trou noir et son horizon sont grands. Pour une masse équivalente au Soleil, l'horizon des événements a un diamètre de près de trois kilomètres et, pour une masse comme celle de la Terre, son diamètre n'est que de neuf millimètres.

Une solution au-delà de la perfection

Le concept de « trou noir » a trouvé un nouveau sens dans de nombreuses formes d'expression culturelle mais, pour les physiciens, les trous noirs sont le point final naturel de l'évolution des étoiles géantes. Le premier calcul de l'effondrement dramatique d'une étoile massive a été fait à la fin des années 1930, par le physicien Robert Oppenheimer, qui a ensuite dirigé le projet Manhattan qui a construit la première bombe atomique. Quand les étoiles géantes, plusieurs fois plus lourd que le Soleil, manquer d'essence, ils explosent d'abord en supernova, puis s'effondrent en des restes extrêmement denses, si lourd que la gravité tire tout à l'intérieur, même léger.

L'idée d'"étoiles noires" a été envisagée dès la fin du XVIIIe siècle, dans les travaux du philosophe et mathématicien britannique John Michell et du célèbre scientifique français Pierre Simon de Laplace. Tous deux avaient pensé que les corps célestes pouvaient devenir si denses qu'ils seraient invisibles - même la vitesse de la lumière ne serait pas assez rapide pour échapper à leur gravité.

Un peu plus d'un siècle plus tard, quand Albert Einstein a publié sa théorie de la relativité générale, certaines des solutions aux équations notoirement difficiles de la théorie décrivaient de telles étoiles sombres. Jusque dans les années 1960, ces solutions étaient considérées comme des spéculations purement théoriques, décrivant des situations idéales dans lesquelles les étoiles et leurs trous noirs étaient parfaitement ronds et symétriques. Mais rien dans l'univers n'est parfait, et Roger Penrose a été le premier à trouver avec succès une solution réaliste pour toute matière qui s'effondre, avec ses coups, capitons et imperfections naturelles.

Le mystère des quasars

La question de l'existence des trous noirs refait surface en 1963, avec la découverte des quasars, les objets les plus brillants de l'univers. Pendant près d'une décennie, les astronomes avaient été intrigués par les rayons radio provenant de sources mystérieuses, comme 3C273 dans la constellation de la Vierge. Le rayonnement dans la lumière visible a finalement révélé son véritable emplacement :3C273 est si loin que les rayons voyagent vers la Terre pendant plus d'un milliard d'années.

Si la source lumineuse est si loin, il doit avoir une intensité égale à la lumière de plusieurs centaines de galaxies. On lui a donné le nom de « quasar ». Les astronomes ont rapidement découvert des quasars si éloignés qu'ils avaient émis leur rayonnement dans la petite enfance de l'univers. D'où vient ce rayonnement incroyable ? Il n'y a qu'une seule façon d'obtenir autant d'énergie dans le volume limité d'un quasar :de la matière tombant dans un trou noir massif.

Les surfaces piégées ont résolu l'énigme

La question de savoir si des trous noirs pouvaient se former dans des conditions réalistes était une question qui intriguait Roger Penrose. La réponse, comme il l'a rappelé plus tard, apparu à l'automne 1964 lors d'une promenade avec un collègue à Londres, où Penrose était professeur de mathématiques au Birkbeck College. Lorsqu'ils s'arrêtèrent de parler un instant pour traverser une rue latérale, une idée lui vint à l'esprit. Plus tard dans l'après-midi, il l'a cherché dans sa mémoire. Cette idée, qu'il appelait surfaces piégées, était la clé qu'il cherchait inconsciemment, un outil mathématique crucial nécessaire pour décrire un trou noir.

Une surface piégée force tous les rayons à pointer vers un centre, que la surface soit incurvée vers l'extérieur ou vers l'intérieur. En utilisant des surfaces piégées, Penrose a pu prouver qu'un trou noir cache toujours une singularité, une frontière où s'arrêtent le temps et l'espace. Sa densité est infinie et, jusqu'à présent, il n'y a pas de théorie sur la façon d'aborder ce phénomène le plus étrange de la physique.

Les surfaces piégées sont devenues un concept central dans l'achèvement de la preuve de Penrose du théorème de la singularité. Les méthodes topologiques qu'il a introduites sont désormais inestimables dans l'étude de notre univers courbe.

Une rue à sens unique jusqu'à la fin des temps

Une fois que la matière commence à s'effondrer et qu'une surface piégée se forme, rien ne peut empêcher l'effondrement de continuer. Il n'y a pas de retour, comme dans l'histoire racontée par le physicien et lauréat du prix Nobel Subrahmanyan Chandrasekhar, de son enfance en Inde. L'histoire parle de libellules et de leur larve, qui vivent sous l'eau. Quand une larve est prête à déployer ses ailes, il promet qu'il dira à ses amis à quoi ressemble la vie de l'autre côté de la surface de l'eau. Mais une fois que la larve traverse la surface et s'envole comme une libellule, il n'y a pas de retour. Les larves dans l'eau n'entendront jamais l'histoire de la vie de l'autre côté.

De la même manière, toute matière ne peut traverser l'horizon des événements d'un trou noir que dans une seule direction. Le temps remplace alors l'espace et tous les chemins possibles pointent vers l'intérieur, l'écoulement du temps emportant tout vers une fin inéluctable à la singularité. Vous ne ressentirez rien si vous tombez dans l'horizon des événements d'un trou noir supermassif. De l'exterieur, personne ne peut vous voir tomber dedans et votre voyage vers l'horizon continue pour toujours. Regarder dans un trou noir n'est pas possible selon les lois de la physique; les trous noirs cachent tous leurs secrets derrière leurs horizons événementiels.

Les trous noirs gouvernent les chemins des étoiles

Même si nous ne pouvons pas voir le trou noir, il est possible d'établir ses propriétés en observant comment sa gravité colossale dirige les mouvements des étoiles environnantes.

Reinhard Genzel et Andrea Ghez dirigent chacun des groupes de recherche distincts qui explorent le centre de notre galaxie, la voie Lactée. En forme de disque plat d'environ 100, 000 années-lumière de diamètre, il se compose de gaz et de poussière et de quelques centaines de milliards d'étoiles; l'une de ces étoiles est notre Soleil. De notre point de vue sur Terre, d'énormes nuages ​​de gaz et de poussière interstellaires masquent la majeure partie de la lumière visible provenant du centre de la galaxie. Les télescopes infrarouges et la technologie radio ont d'abord permis aux astronomes de voir à travers le disque de la galaxie et d'imager les étoiles au centre.

Utilisant les orbites des étoiles comme guides, Genzel et Ghez ont produit la preuve la plus convaincante à ce jour qu'il y a un objet supermassif invisible qui s'y cache. Un trou noir est la seule explication possible.

Concentrez-vous sur le centre

Depuis plus de cinquante ans, les physiciens ont soupçonné qu'il pourrait y avoir un trou noir au centre de la Voie lactée. Depuis la découverte des quasars au début des années 1960, les physiciens ont estimé que des trous noirs supermassifs pourraient être trouvés à l'intérieur de la plupart des grandes galaxies, y compris la Voie lactée. Cependant, personne ne peut actuellement expliquer comment les galaxies et leurs trous noirs, entre quelques millions et plusieurs milliards de masses solaires, ont été formés.

Il y a cent ans, l'astronome américain Harlow Shapley a été le premier à identifier le centre de la Voie lactée, en direction de la constellation du Sagittaire. Avec des observations ultérieures, les astronomes y ont trouvé une forte source d'ondes radio, qui a reçu le nom de Sagittaire A*. Vers la fin des années 1960, il est devenu clair que le Sagittaire A* occupe le centre de la Voie Lactée, autour duquel gravitent toutes les étoiles de la galaxie.

Ce n'est que dans les années 1990 que de plus gros télescopes et de meilleurs équipements ont permis des études plus systématiques du Sagittaire A*. Reinhard Genzel et Andrea Ghez ont chacun lancé des projets pour tenter de voir à travers les nuages ​​de poussière jusqu'au cœur de la Voie lactée. Avec leurs groupes de recherche, ils ont développé et affiné leurs techniques, construire des instruments uniques et s'engager dans une recherche à long terme.

Seuls les plus grands télescopes du monde suffiront pour observer les étoiles lointaines - plus elles sont grandes, mieux c'est, c'est absolument vrai en astronomie. L'astronome allemand Reinhard Genzel et son groupe ont d'abord utilisé NTT, le télescope des nouvelles technologies sur la montagne de La Silla au Chili. Ils ont finalement déplacé leurs observations vers l'installation du Very Large Telescope, ALV, sur la montagne Paranal (également au Chili). Avec quatre télescopes géants deux fois plus grands que NTT, le VLT possède les plus grands miroirs monolithiques au monde, chacun avec un diamètre de plus de 8 mètres.

Aux Etats-Unis., Andrea Ghez et son équipe de recherche utilisent l'observatoire Keck, situé sur la montagne hawaïenne du Mauna Kea. Ses miroirs mesurent près de 10 mètres de diamètre et sont actuellement parmi les plus grands au monde. Chaque miroir est comme un nid d'abeilles, composé de 36 segments hexagonaux qui peuvent être contrôlés séparément pour mieux focaliser la lumière des étoiles.

Les étoiles montrent le chemin

Quelle que soit la taille des télescopes, il y a toujours une limite aux détails qu'ils peuvent résoudre parce que nous vivons au fond d'une mer atmosphérique de près de 100 kilomètres de profondeur. De grosses bulles d'air au dessus du télescope, qui sont plus chauds ou plus froids que leur environnement, agissent comme des lentilles et réfractent la lumière sur son chemin vers le miroir du télescope, déformer les ondes lumineuses. C'est pourquoi les étoiles scintillent et aussi pourquoi leurs images sont floues.

L'avènement de l'optique adaptative a été crucial pour l'amélioration des observations. Les télescopes sont désormais équipés d'un fin miroir supplémentaire qui compense les turbulences de l'air et corrige l'image déformée.

Depuis près de trente ans, Reinhard Genzel et Andrea Ghez ont suivi leurs étoiles dans le lointain fouillis stellaire au centre de notre galaxie. Ils continuent de développer et d'affiner la technologie, avec des capteurs de lumière numériques plus sensibles et une meilleure optique adaptative, de sorte que la résolution de l'image s'est améliorée de plus de mille fois. Ils sont désormais capables de déterminer plus précisément la position des étoiles, en les suivant nuit après nuit.

Les chercheurs traquent une trentaine des étoiles les plus brillantes de la multitude. Les étoiles se déplacent le plus rapidement dans un rayon d'un mois-lumière du centre, à l'intérieur de laquelle ils exécutent une danse animée comme celle d'un essaim d'abeilles. Les étoiles qui sont en dehors de cette zone, d'autre part, suivre leurs orbites elliptiques d'une manière plus ordonnée.

Une étoile, appelé S2 ou S-O2, complète une orbite du centre de la galaxie en moins de 16 ans. C'est un temps extrêmement court, les astronomes ont donc pu cartographier toute son orbite. On peut comparer cela au Soleil, qui met plus de 200 millions d'années pour effectuer un tour autour du centre de la Voie lactée ; les dinosaures parcouraient la Terre lorsque nous avons commencé notre tour actuel.

Théorie et observations se succèdent

L'accord entre les mensurations des deux équipes était excellent, conduisant à la conclusion que le trou noir au centre de notre galaxie devrait être équivalent à environ 4 millions de masses solaires, entassés dans une région de la taille de notre système solaire.

Nous pourrions bientôt avoir un aperçu direct du Sagittaire A*. C'est le prochain sur la liste parce que, il y a un peu plus d'un an, le réseau d'astronomie Event Horizon Telescope a réussi à imager les environs les plus proches d'un trou noir supermassif. Le plus loin, dans la galaxie dite Messier 87 (M87), 55 millions d'années-lumière de nous, est un œil plus noir que noir entouré d'un anneau de feu.

Le noyau noir de M87 est gigantesque, plus de mille fois plus lourd que le Sagittaire A*. Les trous noirs en collision qui ont causé les ondes gravitationnelles récemment découvertes étaient considérablement plus légers. Comme des trous noirs, les ondes gravitationnelles n'existaient que sous forme de calculs de la théorie de la relativité générale d'Einstein, avant d'être capturé pour la première fois à l'automne 2015, par le détecteur LIGO aux États-Unis (Prix Nobel de Physique, 2017).

Ce que nous ne savons pas

Roger Penrose a montré que les trous noirs sont une conséquence directe de la théorie de la relativité générale mais, dans la gravité infiniment forte de la singularité, cette théorie cesse de s'appliquer. Des travaux intensifs sont menés dans le domaine de la physique théorique pour créer une nouvelle théorie de la gravité quantique. Cela doit unir les deux piliers de la physique, la théorie de la relativité et la mécanique quantique, qui se rencontrent à l'extrême intérieur des trous noirs.

À la fois, les observations se rapprochent des trous noirs. Les travaux pionniers de Reinhard Genzel et Andrea Ghez ont ouvert la voie à de nouvelles générations de tests précis de la théorie générale de la relativité et de ses prédictions les plus bizarres. Le plus probable, ces mesures pourront également fournir des indices pour de nouvelles connaissances théoriques. L'univers a de nombreux secrets et surprises à découvrir.

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