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  • Le Trou Noir Supermassif au Centre de notre Galaxie pourrait bien être un Trou de Ver

    Posté le 16 mai 2014

    Trou_de_ver-illustrationSagittarius A* est l’un des objets célestes les plus extraordinaires de notre galaxie. Cette intense source d’ondes radio située dans la constellation du Sagittaire, au centre de la Voie Lactée, a été découverte en 1974. Il est environ 4 millions de fois plus massif que notre Soleil et est compressé en un volume qui n’est pas plus important que l’orbite de Mercure.

    Certaines étoiles orbitent Sagittarius A* à très grande vitesse, ce qui indique que l’objet est massif. Etant donné qu’il est très petit, cela signifie qu’il doit être extrêmement dense. C’est pourquoi de nombreux astronomes pensent qu’il s’agit d’un trou noir supermassif. Mais il y a une autre explication : cet objet céleste massif et dense pourrait être un trou de ver connectant notre région de l’Espace à une autre région de l’Univers (ou un autre Univers).

    Les trous de ver sont autorisés par les lois de la relativité générale et pourraient bien s’être formés peu après le Big Bang.

    Si Sagittarius A* est un trou de ver, comment les astronomes peuvent-ils le distinguer d’un trou noir ? Nous avons maintenant la réponse grâce au travail de Zilong Li et de Cosimo Bambi (Fudan University de Shanghai). Ils ont calculé que le plasma qui orbite un trou noir prendrait une forme différente que le même plasma qui orbiterait un trou de ver. Ils ont calculé la différence et même simulé les images résultantes qui pourraient bien être collectées par la prochaine génération de télescopes interférométriques. Cela signifie que nous serons très bientôt en mesure (dans les prochaines années) de savoir si Sagittarius A* est un trou de ver ou si c’est bien un trou noir supermassif comme ce que nous avons pensé jusqu’à maintenant.

    L’idée qu’un trou de ver puisse se trouver au centre de notre galaxie n’est pas aussi farfelue qu’il n’y parait. Dans l’Univers primordial, des fluctuations quantiques ont très bien pu avoir connecté différentes régions de l’Espace, créant des trous de ver qui ont été préservés lors de l’inflation (l’inflation est la période durant laquelle l’Univers s’est étendu de manière phénoménale pendant un laps de temps très très court).

    La présence d’un trou de ver résoudrait en fait un problème majeur concernant la formation des galaxies. Ces dernières années, les astronomes ont observé ce qui semblait être des trous noirs supermassifs au centre de nombreuses galaxies. On pense que ces trous noirs supermassifs sont nécessaires à la formation des galaxies car ils fourniraient l’attraction gravitationnelle qui permettrait de maintenir la cohésion des galaxies pendant les premières étapes de leur formation.

    Si c’est le cas, comment est-ce que les trous noirs supermassifs deviennent si massifs si rapidement ? Celui situé au centre de notre galaxie a dû se former environ 100 millions d’années après le Big Bang, ce qui ne lui laisse pas beaucoup de temps pour se développer. Un trou de ver est un objet primordial qui est censé s’être formé en un clin d’oeil, ce qui fait qu’ils doivent avoir été présents très tôt dans l’Univers primordial et ont donc pu enclencher la formation des premières galaxies. C’est pour cela qu’obtenir la réponse sur la nature des objets célestes supermassifs présents au centre des galaxies a une grande importance car cela nous fournira des indices importants sur la nature de l’Univers primordial.

    Les trous noirs et les trous de ver ne permettent pas à la lumière de s’échapper et il n’y a donc aucun moyen de les observer directement. Mais Zilong Li et Cosimo Bambi ont trouvé un moyen de les distinguer en analysant la lumière émise par des nuages de plasma en orbite autour de ces corps célestes.

    Ils se servent d’une différence entre ces 2 corps célestes : les trous de ver sont beaucoup plus petits que les trous noirs. Ils simulent un nuage de plasma chaud orbitant chaque corps et émettant de la lumière infrarouge puis calculent ensuite la trajectoire que la lumière devrait emprunter pour s’échapper en direction de la Terre où elle pourra être imagée. La lumière ayant des difficultés à s’échapper des champs gravitationnels extrêmes de ces objets, l’image du nuage de plasma s’étale. La différence entre la taille d’un trou noir et d’un trou de ver provoque une différence cruciale dans cet étalement de la lumière. C’est cette signature que les astronomes pourront utiliser pour faire la différence entre trou noir supermassif et trou de ver.

    Plasma-orbite-trou_noir-trou_de_ver
    Gauche : trou de ver / Centre et droite : trous noirs de Kerr (en rotation) avec différents paramètres de rotation

    Jusqu’à maintenant, personne n’a pu voir Sagittarius A* dans l’optique ou dans l’infrarouge mais cela va bientôt changer grâce aux télescopes interférométriques. Les astronomes construisent actuellement un interféromètre infrarouge appelé GRAVITY pour le VLTi (désert Atacama, Nord du Chili). Cet instrument permettra l’observation des nuages de plasma autour de Sagittarius A* et de détecter la signature unique d’un trou de ver, si ç’en est un.

    Ces images fourniront un aperçu fascinant sur la nature de cet objet supermassif situé au centre de la Voie Lactée. La confirmation qu’il s’agit d’un trou noir supermassif sera importante mais la découverte qu’il s’agit en fait d’un trou de ver sera époustouflante.

    GRAVITY sera livré au Chili l’année prochaine, avec une mise en service peu de temps après (il faut l’espérer). Nous pouvons donc nous attendre à trancher cette question fascinante très bientôt.

    Source : The Physics arXiv Blog – En savoir plus : Arxiv – Image d’illustration du trou de ver : DeviantArt

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