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Et si la collision de deux étoiles à bosons était à l’origine de cette incroyable onde gravitationnelle détectée en 2019 ?

Découvert en mai 2019, GW190521 est une onde gravitationnelle qui résulterait de la fusion de deux trous noirs il y a plusieurs milliards d’années. Mais une nouvelle étude suggère aujourd’hui que ce n’est peut-être pas le cas.

Le 21 mai 2019, les interféromètres LIGO et Virgo ont capté un signal d’ondes de gravitation émis à environ 16 milliards d’années-lumière de distance. Baptisé GW190521, celui-ci serait la conséquence de la fusion de deux trous noirs pesant respectivement 66 et 85 fois la masse du Soleil.

La collision aurait eu lieu il y a environ 7 milliards d’années, donnant naissance à un trou noir possédant une masse équivalente à 142 fois celle du Soleil. Quant aux 9 masses solaires restantes, elles auraient été converties en énergie sous forme d’ondes gravitationnelles. Mais que se passerait-il si c’était autre chose ?

Des incohérences ?

En effet, une nouvelle étude dirigée par Juan Calderón Bustillo de l’IGFAE (Galician Institute of High Energy Physics) en Espagne suggère qu’il est possible que GW190521 ne soit pas la conséquence de la fusion d’un trou noir binaire.

Pour Bustillo et ses collaborateurs, l’onde gravitationnelle pourrait être due à des objets mystérieux et théoriques appelés étoiles bosons. Le problème vient du fait que les étoiles capables de produire des trous noirs aussi massifs que ceux considérés comme à l’origine de GW190521 doivent normalement être largement plus massives que leurs supernovas. Étant donné que les ordres de grandeur ne suivent pas la logique, les chercheurs estiment qu’il y a des incohérences dans l’hypothèse émise précédemment par leurs pairs.

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Et si la collision de deux étoiles à bosons était à l'origine de cette incroyable onde gravitationnelle détectée en 2019 ?
GW190521: la collision de deux trous noirs ? Crédit photo : Raúl Rubio (Virgo Valencia GroupThe Virgo Collaboration)

Des bosons au lieu de fermions

Comme indiqué plus haut, les étoiles à bosons sont quelque chose d’encore hypothétique. Contrairement aux étoiles conventionnelles qui sont formées de fermions, elles seraient constituées de bosons. De leur côté, les trous noirs sont soit de type « stellaires », lorsqu’ils résultent de l’implosion d’une étoile, soit « supermassifs ».

Les trous noirs supermassifs sont ceux qui se trouvent au centre des galaxies. Dans le cas des étoiles censées être à l’origine de l’onde gravitationnelle GW190521, leur implosion devrait normalement avoir érodé le noyau stellaire, ne laissant rien derrière qui pourrait s’effondrer gravitationnellement dans un trou noir.

Des particules fondamentales

Cela a amené l’équipe de Juan Calderón Bustillo à émettre d’abord l’hypothèse d’une collision entre deux trous noirs plus petits. Mais au final, c’est la thèse de l’étoile à bosons qui a été privilégiée. À noter que comme les trous noirs, les étoiles à bosons pourraient atteindre des millions de masses solaires à une taille très compacte.

En ce qui concerne en particulier les bosons, à la différence des fermions qui peuvent être des particules élémentaires (électrons) ou des particules composites (protons), ils sont des particules fondamentales (photons, gluons, boson de Higgs).

Marc Odilon

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