📰 Cette observation est-elle une fusion d’étoiles de matière noire ?

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Les ondes gravitationnelles, ces fluctuations du tissu de l’espace-temps se propageant à la vitesse de la lumière, demeurent l’une des découvertes les plus fascinantes de la physique moderne. Elles résultent de phénomènes cosmiques extrêmement violents, comme la fusion de trous noirs, les supernovae, ou même le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a…) lui-même. Depuis leur première détection en 2015, les détecteurs Advanced LIGO et Virgo ont identifié environ une centaine de ces ondes, offrant un nouveau regard sur la population des trous noirs dans notre Univers, la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) dans ses configurations les plus extrêmes et la formation d’éléments comme l’or ou le platine lors de la fusion d’étoiles à neutrons.


Simulation d’une fusion d’étoiles à bosons.
Crédit: Nicolas Sanchis Gual et Rocio Garcia Souto.

Ces détecteurs, d’une précision inégalée, mesurent les infimes variations de l’espace-temps engendrées par ces ondes. Pour déterminer la source des ondes gravitationnelles, les données (Dans les technologies de l’information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent…) des détecteurs sont comparées à des modèles théoriques, un peu à la manière d’une l’application identifiant (En informatique, on appelle identifiants (également appelé parfois en anglais login) les…) une musique. Ces modèles sont souvent élaborés à l’aide de simulations numériques extrêmement précises effectuées sur des supercalculateurs. Cependant, ces simulations ne produisent pas directement la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,…) lue par les détecteurs, appelée « déformation », mais plutôt sa dérivée (La dérivée d’une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la…) seconde, le scalaire (Un vrai scalaire est un nombre qui est indépendant du choix de la base choisie pour exprimer les…) de Newman-Penrose, nécessitant des intégrations complexes.

Dans un travail récent publié dans le journal Physical Review X, une équipe dirigée par le Dr. Juan Calderón Bustillo de l’Institut Galicien de Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la…) des Hautes Énergies (Espagne) et le Dr. Isaac Wong de l’Université (Une université est un établissement d’enseignement supérieur dont l’objectif est la…) Chinoise de Hong Kong (Devise nationale : Sapientia et Virtus), propose une approche innovante. Plutôt que d’intégrer leurs simulations, ils suggèrent de dériver les données des détecteurs, laissant leurs simulations inchangées.

Cette méthode, en apparence simple, offre des avantages significatifs. Elle simplifie la création de modèles comparables aux données LIGO-Virgo et permet de le faire de manière fiable pour toute source que les supercalculateurs peuvent simuler. L’équipe s’intéresse particulièrement aux étoiles à bosons, objets exotiques se comportant comme des trous noirs mais sans horizon des événements ni singularité (D’une manière générale, le mot singularité décrit le caractère singulier de quelque chose ou…).

Une application récente de leur technique, publiée dans Physical Review D, compare des événements d’ondes gravitationnelles observés par LIGO et Virgo à un large catalogue de simulations de fusions d’étoiles à bosons. Ces objets pourraient représenter une partie de ce que l’on appelle la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais…). Leur étude révèle que l’événement mystérieux GW190521 est cohérent avec une fusion d’étoiles à bosons.

Cette découverte souligne l’importance des étoiles à bosons dans l’avenir de l’astronomie des ondes gravitationnelles et démontre la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière 🙂 de cette nouvelle méthode pour explorer et comprendre l’Univers.



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