Les détecteurs d’ondes gravitationnelles peuvent être utilisés pour mesurer la chevelure gravitationnelle des trous noirs extrêmes, selon un article publié dans le journal Physical Review D.
Les trous noirs de Kerr extrêmes ont une chevelure gravitationnelle qui peut être mesurée à des distances finies et viole les théorèmes d’unicité. Crédit image : Sci-News.com / Zdeněk Bardon / ESO.
“Nous avons découvert que les trous noirs extrêmes – ceux qui sont saturés de la charge ou du spin maximum qu’ils peuvent éventuellement porter – violent l’unicité des trous noirs, le théorème dit de l’absence de cheveux”, a déclaré l’auteur principal, le Dr Lior Burko de Theiss Research et ses collègues.
“Nous avons découvert qu’il existe une quantité qui peut être construite à partir de la courbure de l’espace-temps à l’horizon du trou noir, qui est conservée et mesurable par un observateur distant.”
“Puisque cette quantité dépend de la façon dont le trou noir a été formé, et pas seulement des trois attributs classiques, elle viole l’unicité du trou noir.”
“Cette quantité constitue un cheveu gravitationnel et est potentiellement mesurable par les observatoires d’ondes gravitationnelles récents et à venir comme LIGO et LISA.”
La structure de ce cheveu suit le développement d’une quantité similaire qui a été trouvée par Angelopoulos et al. dans le contexte d’un modèle ‘jouet’ plus simple utilisant un champ scalaire et des trous noirs sphériques, et l’étend aux perturbations gravitationnelles des trous noirs en rotation.
“Ce nouveau résultat est surprenant, car les théorèmes d’unicité des trous noirs sont bien établis, et en particulier leur extension aux trous noirs extrêmes”, a déclaré le Dr Burko.
“Il doit y avoir une hypothèse des théorèmes qui n’est pas satisfaite, pour expliquer comment les théorèmes ne s’appliquent pas dans ce cas”.
En effet, les physiciens ont suivi un travail antérieur d’Aretakis, qui a trouvé que même si les perturbations externes des trous noirs extrêmes se désintègrent comme elles le font aussi pour les trous noirs réguliers, le long de l’horizon des événements certains champs de perturbation évoluent dans le temps indéfiniment.
“Les théorèmes d’unicité supposent l’indépendance temporelle”, a déclaré le Dr Burko.
“Mais le phénomène d’Aretakis viole explicitement l’indépendance temporelle le long de l’horizon des événements.”
“C’est la faille par laquelle les cheveux peuvent sortir et être peignés à grande distance par un observatoire d’ondes gravitationnelles”.
“Contrairement à d’autres travaux qui ont trouvé des cheveux dans la scalarisation des trous noirs, dans ce travail nous travaillions avec la théorie d’Einstein du vide, sans champs dynamiques supplémentaires qui modifient la théorie et qui peuvent violer le principe d’équivalence fort.”
