Le signe d'une théorie scientifique vraiment grande est par les résultats qu'elle prédit lorsque vous exécutez des expériences ou effectuez des observations. Et l'une des plus grandes théories jamais proposées était le concept de relativité, décrit par Albert Einstein au début du 20e siècle.
En plus de nous aider à comprendre que la lumière est la limite de vitesse ultime de l'Univers, Einstein a décrit la gravité elle-même comme une déformation de l'espace-temps.
Il a fait plus que simplement fournir un tas de nouvelles explications élaborées pour l'Univers, il a proposé une série de tests qui pourraient être effectués pour savoir si ses théories étaient correctes.
Un test, par exemple, a complètement expliqué pourquoi l'orbite de Mercury ne correspondait pas aux prévisions faites par Newton. D'autres prédictions pourraient être testées avec les instruments scientifiques du jour, comme mesurer la dilatation du temps avec des horloges en mouvement rapide.
Étant donné que la gravité est en fait une distorsion de l'espace-temps, Einstein a prédit que les objets massifs se déplaçant dans l'espace-temps devraient générer des ondulations, comme les vagues se déplaçant à travers l'océan.
Juste en vous promenant, vous laissez un sillage d'ondes gravitationnelles qui compressent et élargissent l'espace autour de vous. Cependant, ces vagues sont incroyablement minuscules. Seuls les événements les plus énergétiques de l'univers entier peuvent produire des ondes que nous pouvons détecter.
Il a fallu plus de 100 ans pour finalement être prouvé, la détection directe des ondes gravitationnelles. En février 2016, des physiciens de l'Observatoire des ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser, ou LIGO, ont annoncé la collision de deux trous noirs massifs à plus d'un milliard d'années-lumière.
N'importe quelle taille de trou noir peut entrer en collision. Vieux trous noirs de masse stellaire ou trous noirs supermassifs. Même processus, à une échelle complètement différente.
Commençons par les trous noirs de la masse stellaire. Ceux-ci, bien sûr, se forment lorsqu'une étoile avec plusieurs fois la masse de notre Soleil meurt dans une supernova. Tout comme les étoiles régulières, ces étoiles massives peuvent être dans des systèmes binaires.
Imaginez une nébuleuse stellaire où se forment une paire d'étoiles binaires. Mais contrairement au Soleil, chacun de ces monstres a plusieurs fois la masse du Soleil, émettant des milliers de fois plus d'énergie. Les deux étoiles seront en orbite pendant seulement quelques millions d'années, puis l'une explosera en supernova. Vous allez maintenant avoir une étoile massive en orbite autour d'un trou noir. Et puis la deuxième étoile explose, et maintenant vous avez deux trous noirs en orbite l'un autour de l'autre.
Au fur et à mesure que les trous noirs se ferment, ils rayonnent des ondes gravitationnelles qui provoquent la décomposition de leur orbite. En fait, c'est un peu hallucinant. Les trous noirs convertissent leur élan en ondes gravitationnelles.
À mesure que leur élan angulaire diminue, ils spiralent vers l'intérieur jusqu'à ce qu'ils entrent en collision. Ce qui devrait être l'une des explosions les plus énergiques de l'Univers connu est complètement sombre et silencieux, car rien ne peut s'échapper d'un trou noir. Pas de rayonnement, pas de lumière, pas de particules, pas de cris, rien. Et si vous écrasez deux trous noirs ensemble, vous obtenez simplement un trou noir plus massif.
Les ondes gravitationnelles se propagent à partir de cette collision capitale comme des vagues à travers l'océan, et elles sont détectables sur plus d'un milliard d'années-lumière.
C'est exactement ce qui s'est produit plus tôt cette année avec l'annonce de LIGO. Cet instrument sensible a détecté les ondes gravitationnelles générées lorsque deux trous noirs de 30 masses solaires sont entrés en collision à environ 1,3 milliard d'années-lumière.
Ce n'était pas non plus un événement unique, ils ont détecté une autre collision avec deux autres trous noirs de masse stellaire.
Les trous noirs de masse stellaire réguliers ne sont pas les seuls à pouvoir entrer en collision. Les trous noirs supermassifs peuvent également entrer en collision.
D'après ce que nous pouvons dire, il y a un trou noir supermassif au cœur de presque toutes les galaxies de l'Univers. Celui de la Voie lactée représente plus de 4,1 millions de fois la masse du Soleil, et celui au cœur d'Andromède est estimé à 110 à 230 millions de fois la masse du Soleil.
Dans quelques milliards d'années, la Voie lactée et Andromède vont entrer en collision et commencer le processus de fusion. À moins que le trou noir de la Voie lactée ne soit lancé dans l'espace lointain, les deux trous noirs vont finir par orbiter l'un autour de l'autre.
Juste avec les trous noirs de la masse stellaire, ils vont rayonner l'élan angulaire sous la forme d'ondes gravitationnelles, et se rapprocher de plus en plus ensemble. À un moment donné, dans un avenir lointain, les deux trous noirs fusionneront en un trou noir encore plus supermassif.
La Voie lactée et Andromède fusionneront en Milkdromeda et, au cours des milliards d'années futures, continueront de rassembler de nouvelles galaxies, d'extraire leurs trous noirs et de les écraser dans le collectif.
Les trous noirs peuvent absolument entrer en collision. Einstein a prédit les ondes gravitationnelles que cela générerait, et maintenant LIGO les a observées pour la première fois. À mesure que de meilleurs outils sont développés, nous devrions en apprendre de plus en plus sur ces événements extrêmes.
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