:: OSEL.CZ :: – Les observatoires gravitationnels ont-ils détecté la collision d’étoiles à bosons ?

Avec l’avènement des observatoires gravitationnels fonctionnels, une nouvelle fenêtre sur l’espace s’est ouverte pour nous. Grâce à lui, nous détectons des événements dont nous ne pouvions que rêver auparavant. Le problème est que nous ne comprenons pas toujours ce que les observatoires gravitationnels ont réellement observé.

Nous avons déjà détecté un certain nombre d’ondes gravitationnelles. La plupart proviennent de collisions monumentales de trous noirs, dont certains ont trempé des étoiles à neutrons. Mais certaines des ondes gravitationnelles détectées sont étranges. Parmi eux, la reine est l’événement de 2019, désigné GW190521. L’opinion dominante est qu’il s’agit de la collision de deux trous noirs ayant des masses d’environ 85 et 66 Soleils.

Nicolas Santis Gual. Crédit : Groupe Valencia Virgo.

Cependant, les scientifiques soupçonnent que l’événement GW190521, qui s’est produit à une distance d’environ 17 milliards d’années-lumière (Distance de luminosité), il aurait pu s’agir d’objets exotiques. Un certain nombre de propositions ont déjà été formulées, mais jusqu’à présent, aucune n’a été pleinement mise en œuvre. Nicolas Sanchis-Gual de l’Université de València en Espagne et ses collègues pensent qu’il s’agit d’une collision d’étoiles à bosons.

Jusqu’à présent, les étoiles à bosons sont des objets tout à fait hypothétiques qui devraient former des bosons, c’est-à-dire des particules avec une fonction d’onde symétrique et un spin entier, comme dirait un physicien des particules. Les bosons peuvent être des particules d’interaction, comme le bon vieux photon ou le boson de Higgs crié, mais aussi des particules de matière, par exemple des mésons, des tétraquarks ou des particules alpha (le noyau d’hélium-4). Dans le cas précis de l’événement gravitationnel GW190521, selon les auteurs de l’étude, il s’agirait des étoiles de Proc (Étoile Proca), c’est-à-dire en fait des condensats de Bose-Einstein de bosons massifs de spin 1.

Quant aux étoiles à bosons, elles ne seraient pas capables de gérer les bosons ordinaires. S’ils existent, ils sont probablement constitués de bosons jusqu’ici inconnus, qui sont très stables et, contrairement aux photons, ont une certaine masse. L’un des candidats possibles sont les axions, populaires aujourd’hui mais aussi des particules tout à fait hypothétiques. Les étoiles à boson élargiraient de manière fiable la collection d’objets à couper le souffle, car elles ressemblent davantage à l’hallucination d’un astronome surmené qu’à un corps cosmique. Ils devraient être invisibles, transparents et, grâce à une gravité écrasante, plieraient considérablement l’espace.

Étaient-ce des étoiles à bosons ? Crédit : Institut galicien de physique des hautes énergies.

Comme l’admet Sanchis-Gual, les étoiles à bosons devraient en réalité ressembler à des trous noirs. Par rapport aux fameux monstres gravitationnels, ils ont cependant l’avantage de manquer d’horizon événementiel et de singularité. Ce sont justement les propriétés des trous noirs que nous ne comprenons pas très bien et qui, pour le dire poliment, nous mettent en pagaille en physique. Une autre valeur ajoutée des étoiles à bosons est qu’elles pourraient représenter au moins une partie de la matière noire que nous recherchons encore.

Les étoiles bosons ne peuvent pas être trouvées. Ils sont invisibles et, même s’ils créent certainement des lentilles gravitationnelles, leur effet serait probablement impossible à distinguer de celui d’un trou noir traditionnel. Cependant, Sanchis-Gual et al. ils croient que les astronomes gravitationnels sont les seuls à pouvoir identifier ces bizarreries cosmiques si deux étoiles à boson entrent en collision et se propagent dans l’espace-temps avec des ondes gravitationnelles.

Dans le cadre des recherches mentionnées, les scientifiques ont analysé un total de trois événements gravitationnels suspectés. En plus du GW190521 mentionné, il existe également le GW190426 et le GW200220. Bien que GW190521 s’intègre parfaitement dans leurs modèles de collision entre étoiles et bosons, les deux autres événements n’étaient probablement pas une telle collision. Avec le temps, espérons-le, nous en apprendrons davantage.

Vidéo: Lumière dans le noir : GW190521 en tant que fusion d’étoiles à bosons (Nicolás Sanchis-Gual)

Littérature

IFL Science 10. 1. 2024.

Examen physique D 108 : 123020.