Les trous noirs « chauves » donnent à nouveau raison à Einstein sur la relativité générale › Geeky News

Cette visualisation d’une simulation d’un trou noir montre ses lignes de champ magnétique en vert se brisant et se reconnectant avec des poches de plasma (cercles verts au centre). (Crédit image: A. Bransgrove et al. Physical Review Letters 2021)

Une nouvelle avancée en physique montre comment la théorie de la relativité générale d’Einstein continue de tenir, même pour les trous noirs « chauves ».

Les trous noirs sont des régions de l’espace-temps où la force de gravité est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut échapper à être emporté et « mangé ». La théorie de la relativité générale d’Einstein a prédit l’existence des trous noirs et que, peu importe ce que cet objet « mange », les trous noirs ne sont caractérisés que par leur masse, leur spin et leur charge électrique. Les astrophysiciens appellent cela le théorème « sans poils ».

Mais il y a eu un inconvénient persistant à ce théorème : les champs magnétiques. Pour que le théorème glabre soit vrai, « manger » de la matière ne doit pas altérer les caractéristiques primaires d’un trou noir. Mais si les trous noirs peuvent « naître » avec des champs magnétiques puissants, ils peuvent également les gagner en « mangeant » certains matériaux, et les nuages ​​​​de plasma peuvent maintenir ces champs magnétiques autour d’un trou noir.

Les physiciens ont étudié cet inconvénient en utilisant un superordinateur pour simuler un trou noir entouré de plasma. Dans cette étude, ils ont découvert que même lorsque les trous noirs ont soutenu des champs magnétiques, le théorème « sans poils » et la théorie d’Einstein restent vrais.

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« La conjecture glabre est la pierre angulaire de la relativité générale », a déclaré Bart Ripperda, co-auteur de l’étude, chercheur au Center for Computational Astrophysics (CCA) du Flatiron Institute de New York et chercheur postdoctoral à l’Université de Princeton dans le New Jersey. dans un rapport. « Si un trou noir a un champ magnétique de longue durée, alors la conjecture glabre est violée. Heureusement, une solution de physique des plasmas a émergé qui a empêché la conjecture glabre de se briser. »

Dans leurs simulations, les chercheurs ont découvert que les champs magnétiques autour des trous noirs peuvent évoluer. Leur simulation a montré que les lignes de champ magnétique autour du trou noir se briseraient et se reconnecteraient rapidement. Ce phénomène a créé des poches de plasma, alimentées par le champ magnétique, qui bouillonneraient et seraient éjectées dans l’espace ou englouties par le trou noir.

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« Les théoriciens n’y ont pas pensé car ils mettent généralement leurs trous noirs dans le vide », explique Ripperda. « Mais dans la vraie vie, il y a souvent du plasma, et le plasma peut contenir et apporter des champs magnétiques. Et cela doit correspondre à votre supposition imberbe.

Cependant, ce qui a vraiment sauvé le théorème de l’absence de cheveux, c’est que les scientifiques ont découvert que ce processus épuise rapidement le champ magnétique jusqu’à ce qu’il disparaisse complètement.

Cet épuisement s’est produit très rapidement : un taux de 10 % de la vitesse de la lumière.

« Une reconnexion rapide a sauvé la conjecture glabre », a déclaré Ripperda.

Ce travail est décrit dans une étude publiée le 27 juillet dans la revue Physical Review Letters.

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