Les physiciens ont découvert une étrange torsion dans l’espace-temps qui peut simuler des trous noirs, jusqu’à ce qu’ils soient très proches. Connus sous le nom de « solitons topologiques », ces lacunes théoriques dans le tissu de l’espace-temps sont connues dans tout l’univers, et leur découverte pourrait faire progresser notre compréhension de la physique quantique, selon une nouvelle étude publiée le 25 avril dans la revue Science. examen physique d (Ouvre dans un nouvel onglet).
trous noirs C’est peut-être la chose la plus frustrante jamais découverte en science. La théorie de la relativité générale d’Einstein prédit leur existence, et les astronomes savent comment ils se forment : il suffit qu’une étoile massive s’effondre sous son propre poids. En l’absence d’autre force disponible pour lui résister, la gravité continue de tirer jusqu’à ce que toute la matière de l’étoile ait été comprimée en un très petit point, appelé singularité. Autour de cette singularité se trouve l’horizon des événements, une frontière invisible qui marque le bord du trou noir. Tout ce qui traverse l’horizon des événements ne peut pas sortir.
Mais le problème principal avec ceci est que les points de densité infinie ne peuvent pas vraiment exister. Donc pendant relativité générale Il prédit l’existence de trous noirs, et nous avons trouvé de nombreux objets astronomiques qui se comportent exactement comme la théorie d’Einstein l’avait prédit, et nous savons que nous n’avons toujours pas une image complète. Nous savons que l’unicité doit être remplacée par quelque chose de plus logique, mais nous ne savons pas ce que c’est.
à propos de: Les trous noirs sont-ils des trous de ver ?
Pour trouver cela, il faut une compréhension de la gravité qui est extrêmement forte à de très petites échelles – ce qu’on appelle la gravité quantique. Jusqu’à présent, nous n’avons pas de théorie quantique de la gravité exploitable, mais nous avons plusieurs candidats. L’un de ces candidats est la théorie des cordesun modèle qui suggère que toutes les particules qui composent notre univers sont en réalité constituées de minuscules cordes vibrantes.
Pour expliquer la grande variété de particules qui peuplent notre univers, ces cordes ne peuvent pas simplement vibrer dans les trois dimensions spatiales habituelles. La théorie des cordes prédit l’existence de dimensions supplémentaires, toutes recroquevillées sur elles-mêmes à une échelle insondable – si petites que nous ne pouvons même pas savoir qu’elles existent.
Et cet acte de froisser des dimensions spatiales supplémentaires à des échelles minuscules peut conduire à des choses très intéressantes.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont suggéré que ces dimensions extra compactes pourraient entraîner des défauts. Comme les plis que vous ne pouvez pas enlever de votre chemise, peu importe combien vous la repassez, ces imperfections seront des défauts immuables et permanents dans la structure de l’espace-temps – un soliton topologique. Les physiciens ont suggéré que ces seltons ressembleraient, agiraient et sentiraient peut-être beaucoup comme des trous noirs.
Les chercheurs ont étudié le comportement des rayons lumineux lorsqu’ils passaient à proximité de l’un de ces solitons. Ils ont découvert que les solitons affecteraient la lumière de la même manière qu’un trou noir. La lumière se courbe autour des solitons et forme des anneaux orbitaux stables, et les solitons projettent des ombres. En d’autres termes, le Images célèbres du télescope Event Horizonzoomée sur le trou noir M87* en 2019, aurait à peu près la même apparence s’il s’agissait d’un soliton au centre de l’image, plutôt que d’un trou noir.
Mais bientôt, la tradition sera révolue. Les solitons topologiques ne sont pas des singularités, ils n’ont donc pas d’horizon des événements. Vous pouvez vous approcher du soliton autant que vous le souhaitez et vous pouvez toujours partir si vous le souhaitez (en supposant que vous ayez suffisamment de carburant).
Malheureusement, nous n’avons pas de trous noirs suffisamment proches pour creuser, et nous ne pouvons donc nous fier qu’aux observations d’objets éloignés. Si jamais des solitons topologiques sont découverts, non seulement la détection sera un aperçu de la nature de la gravité, mais elle nous permettra également d’étudier directement la nature de la gravité quantique et de la théorie des cordes.
