Les trous noirs sont aujourd’hui considérés comme des singularités défiant les lois de la physique. Il s’agit d’objets céleste si denses qu’aucune autre forme de matière ou de rayonnement ne peut s’en échapper. Ne pouvant ni émettre, ni diffuser la lumière ils sont donc dits noirs, ou optiquement invisibles.
Toutefois, plusieurs techniques d’observation indirecte dans différentes longueurs d’onde ont été mises au point et permettent d’étudier quelques uns des nombreux phénomènes qu’ils induisent. En particulier, la matière tombant dans un trou noir est chauffée à des températures très élevées et émet une quantité importante de rayons X, avant d’être « absorbée ». Ces rayons X peuvent être observés avec les moyens adéquats.
Rappelons que la relativité générale dit d’un trou noir qu’il est provoqué par une masse suffisamment concentrée pour qu’elle ne cesse de s’effondrer sur elle-même du fait de sa propre gravitation, arrivant même à se concentrer en un point ponctuel appelé singularité gravitationnelle. Les effets de la concentration de cette masse permettent de définir une sphère, appelée l’horizon des évènements du trou noir, dont aucun rayonnement et a fortiori aucune matière ne peut s’échapper,. En effet, même la lumière et ses photons ne peuvent échapper à son attraction gravitationnelle et parvenir à nos appareils d’observation).
Il existe plusieurs sortes de trous noirs. Lorsqu’ils se forment à la suite de l’effondrement gravitationnel d’une étoile massive, on parle de trou noir stellaire, dont la masse équivaut à quelques masses solaires. Ceux qui se trouvent au centre des galaxies possèdent une masse bien plus importante pouvant atteindre plusieurs milliards de fois celle du Soleil ; on parle alors de trou noir supermassif (ou trou noir galactique). Entre ces deux échelles de masse, il existerait des trous noirs intermédiaires avec une masse de quelques milliers de masses solaires. Des trous noirs de masse bien plus faible, formés au début de l’histoire de l’Univers, peu après le Big Bang, sont aussi envisagés et nommés des trous noirs primordiaux. Leur existence n’est, à l’heure actuelle, pas confirmée. En fait les singularités des trous noirs défient plus que jamais les lois de la physique.
Aujourd’hui cependant une nouvelle recherche propose une solution audacieuse à ce conandrum. Les trous noirs seraient un certain type d’étoile que les chercheurs proposent de nommer des gravastars. Elles seraient emplies par de l’énergie noire , cette énergie invisible qui provoquerait l’expansion de l’univers. On trouvera ci-dessous in fine, comme à l’accoutumé, les références et l’abstract de leur étude. Elle a été publiée pour la premiè fois en avril 2023 dans le journal Physical Review D
Le concept de gravastar a été pour la première fois présenté comme une alternative au trou noir par le Pr João Luís Rosa, professeur de Physique à l’Université de Dantzig, en Pologne. Cette proposition élimine le concept d’infini dont serait fait le centre des trous noirs. L’infini n’a pas sa place en science
Référence
PHYSICAL REVIEW D
covering particles, fields, gravitation, and cosmology
Observational imprints of gravastars from accretion disks and hot spots
João Luís Rosa, Daniela S. J. Cordeiro, Caio F. B. Macedo, and Francisco S. N. Lobo
Phys. Rev. D 109, 084002 – Published 1 April 2024
ABSTRACT
In this work, we analyze the observational properties of thin-shell gravastars under two astrophysical frameworks, namely surrounded by optically thin accretion disks and orbited by hot spots. We consider the thin-shell gravastar model with two free parameters, the gravastar radius and ratio of mass allocated at the thin-shell, and produce the corresponding observables via the use of numerical backwards ray-tracing codes. Regarding the observations of accretion disks, our results indicate that, due to the absence of a strong gravitational redshift effect, smooth gravastar configurations cannot reproduce shadow observations when internal emission is assumed. We thus expect such models to be excluded as candidates for supermassive objects in galactic cores. Nevertheless, thin-shell gravastars, with a large portion of their total mass allocated at the surface, can produce such an effect and are thus adequate candidates for black-hole mimickers. In the context of hot-spot orbits, the astrometrical observational properties of ultracompact gravastars resemble closely those of other ultracompact objects e.g. fluid stars and bosonic stars. However, for low-compacticity configurations, the time-integrated fluxes feature additional contributions in the form of a high-intensity plunge through image. These qualitative differences in the observational properties of gravastars in comparison with black-hole spacetimes could potentially be discriminated by the next generation of interferometric experiments in gravitational physics.
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